12位單通道串行D/A轉(zhuǎn)換器X79000
X79000是Xicor公司推出的12位單通道串行D/A轉(zhuǎn)換器。其建立時間僅為6s。該芯片內(nèi)置參考電壓，且內(nèi)帶56字節(jié)的EEPROM，可用于保存用戶數(shù)據(jù)。它可與MCU通過SPI進行接口，最高速度可達5MHz。一個MCU系統(tǒng)最多可以同時連接8個X79000器件，從而可以實現(xiàn)8路相互獨立的高精度D/A輸出。另外，X79000還可通過IO引腳直接增加或減少輸出值，且每次的變化量都可以編程控制。X79000具有上電自動恢復(fù)斷電前設(shè)定值的功能，它可在上電過程保持輸出高阻，待上電完成后自動從非易失存儲器中讀出用戶的設(shè)定值并輸出。MCU通過檢查其提供的上電完成信號來判斷上電是否完成。雖然X79000是12位D/A轉(zhuǎn)換器，但如果設(shè)置合理，該器件可以達到16位D/A的性能。
1 引腳排列及說明
X79000的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能如下：
CS：SPI接口片選，低電平有效。
SCK：SPI時鐘。
SI：SPI串行輸入。
SO：SPI串行數(shù)據(jù)輸出引腳。帶高阻輸出。
RDY：芯片上電完成標志輸出引腳，低電平有效。該腳為漏極開路輸出。
CLR：該腳可用于清除DAC內(nèi)部寄存器，它內(nèi)部有下拉電阻。當把該引腳接到高電平時，電路會輸出最低的電壓。
A2,A1,A0：多個X79000級聯(lián)時，用于地址選擇。內(nèi)部有下拉電阻。
OE：緩沖輸出使能引腳。高電平有效，低電平時輸出為高阻。
UP：當工作在直接IO模式時，用于增大輸出值。內(nèi)部帶有尖脈沖濾波器。
DOWN：當工作在直接IO模式時，用于減小輸出值。內(nèi)部帶有尖脈沖濾波器。
VCC：正電源，典型值為5V。
VSS：地。
Vout：直接輸出引腳，不受OE引腳的控制。
Vbuf：帶緩沖的輸出引腳。當OE為高電平時，該引腳有輸出，當OE為低電平時，該引腳有輸出，當OE為低電平時，該腳無輸出。
VFB：有緩沖輸出時的反饋腳。
Vbuf：內(nèi)部參考電壓輸出引腳。
VH：當配置寄存器的高3位VH設(shè)為0時，此引腳可作為滿量程時的輸入電壓，最高為3.065V。當配置寄存器的高3位VH設(shè)為非0時，此引腳輸出電壓的最大值可以作為其它器件的參考電壓。
VL：功能與VH類似，只是對應(yīng)于最小值。
DNC：空腳。
圖2
2 工作原理和使用說明
X79000可通過以下兩種工作方式來改變輸出電壓：
第一種方式是利用SPI總線，通過寫命令修改輸出值，這種方式適用于開環(huán)系統(tǒng)中的簡單DC電壓調(diào)節(jié)；
第二種方式是使用UP/DOWN引腳直接修改輸出值。這種方式適用于閉環(huán)系統(tǒng)，可使輸出一步一步地接近設(shè)定值，然后禁止UP/DOWN引腳的功能，從而保持設(shè)定值不變。
X79000輸出電壓的范圍可由配置寄存器（地址為3CH）來確定，具體設(shè)置如表1所列。
表1 輸出電壓范圍的設(shè)置
| VH2 | VH1 | VH0 | Value | VL2 | VL1 | VL0 | Value |
| 0 | 0 | 0 | 外部 | 0 | 0 | 0 | 外部 |
| 0 | 0 | 1 | 605mV | 0 | 0 | 1 | 151mV |
| 0 | 1 | 0 | 1.21V | 0 | 1 | 0 | 605mV |
| 0 | 1 | 1 | 1.815V | 0 | 1 | 1 | 1.21V |
| 1 | 0 | 0 | 2.42V | 1 | 0 | 0 | 1.815V |
| 1 | 0 | 1 | 3.025V | 1 | 0 | 1 | 2.42V |
表中的VH可用于確定輸出電壓的最大值，其范圍從0.605V到3.025V。VL則用于確定輸出電壓的最小值，其范圍從0.151V～2.42V。注意：VH一定要比VL大，否則芯片可能會工作不正常。
不管選擇什么值，輸出電壓的線性度都能得到保證。例如，要輸出1.9V～2.4V的電壓，可以選擇VH=2.42V，VL=1.815V，這樣，當電壓輸出寄存器為0時，電壓輸出為1.815V，而當輸出寄存器為0x3FF（滿量程）時，電壓輸出為2.42V。輸出電壓的最小變化單位為（2.42-1.815）/4096=0.147mV。如果用一個標準的DAC器件來實現(xiàn)，則該DAC器件必須達到14位的分辨率。如果使用外部電壓作為輸出的最大或最小值，那么，設(shè)計時必須把VH或VL設(shè)成0。
X79000帶有1.21V的參考電壓輸出引腳Vref，該引腳的輸出電壓可作為其他器件的參考電壓。
X79000的控制寄存器如圖2所示，圖中，DAC11-DAC0是輸出寄存器，通過SPI接口可以修改該寄存器，從而改變電壓輸出。VH0～VH2和VH0～VH2分別用于確定輸出電壓的最大值和最小值。要注意的是Count8和Count10，它們的使用方法如表2所列。
表2 Count8和Count10的功能說明
| Count8 | Count10 | 功 能 說 明 |
| 0 | 0 | 使用12位模式 |
| 0 | 1 | 使用輸出寄存器的高10位 |
| 1 | 0 | 使用輸出寄存器的高8位 |
| 1 | 1 | 保留 |
當Count8=1，Count10=0時，表示使用輸出寄存器的高8位。即在利用UP或DOWN引腳改變輸出寄存器的值時，其低4位保持不變，每次增加或減少0x10。寄存器的操作只能通過SPI接口來完成。
3 應(yīng)用舉例
X79000與89C51的接口電路如圖3所示，圖中，使用89C51來模擬SPI接口。其具體操作過程如下：
（1）89C51上電后延時1秒，以等待整個系統(tǒng)復(fù)位穩(wěn)定。
（2）寫X79000的配置寄存器3CH為0xB0，即配置輸出最高電壓為3.025V，最低電壓為1.815V。
（3）寫X79000的輸出寄存器38H和29H，設(shè)計時要千萬注意字節(jié)順序。
4 結(jié)束語
將本電路用在細紗機控制系統(tǒng)中以控制變頻器已運行了將近一年的時間，未出現(xiàn)過精度發(fā)生變化的情況，實踐證明：該電路輸出穩(wěn)定、性能可靠、精度較高。
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