LTC2753系列器件的性能特点及实现16位DAC电路的设计
1 引言
在工业过程控制设备、仪器仪表和自动测试设备中经常需要软件配置输出范围精度为16位的模拟输出。针对这种需求，提出了一种基于ltc2753的电路设计，可提供所有标准工业范围，电路设计简单、紧凑，精度高且可软件控制。
2 ltc2753简介
ltc2753-16具有软件可编程设置、低功率和精确dc性能使其适用于ate数据采集模块。此外，该器件还具有良好的ac性能，包括仅为2μs的稳定时间和l nv·s的低干扰脉冲。这对波形的产生非常关键。低干扰降低了dac中代码变化时的瞬态电压。快速稳定和低干扰减少谐波失真，能够产生高效、清除低噪声的输出波形。ltc2753采用一个双向输入／输出并行接口，实现任何片内寄存器的回读以及dac输出范围设置。
ltc2753一14和ltc2753—12分别是引脚兼容的14位和12位器件。采用7 mmx7 mm qfn一48封装，为优化最终产品性价比提供了引脚兼容和代码兼容的系列器件。
ltc2753系列器件具有以下主要特性：6种可设置输出范围：单极：0～5 v，0～10 v，双极：±5 v、±10 v、±2．5 v、一2．5～7．5 v；最大16位inl误差：±1 lsb （整个温度范围内）；低电源电流（最大值为1μa）；在整个温度范围内可保证单调；低干扰脉冲1 nv／s；2．7~5．5 v单电源工作；2μs快速稳定时间至±llsb；具有数据和回读的并行接口；在任何输出范围内异步clr引脚将dac输出清除至0 v；上电复位将dac输出清除至0 v；48引脚7 mmx7 mm qfn封装。
3、 典型应用
图1给出ltc2753的典型应用电路图。
3．1 输出范围
当外接5 v参考电压时，ltc2753可提供6种输出范围。参考电压为2 v时，输出范围为：0~2 v、o~4 v、±1 v、±2 v、±4 v和-1~3 v。除2 v和5 v之外，其他输出范围都随参考电压呈线性变化。
3．2 数字部分
ltc2753的每个dac都有4个内部寄存器，共有8个寄存器，如图2所示。每个dcc通道都有2组双缓冲寄存器，一组用于寄存数据，一组用于寄存输出范围。双缓冲寄存器具有同步更新范围和编码功能。当改变电压输出范围时，双缓冲功能使电压平滑转换，无毛刺产生。乘法dac同步更新。每组双缓冲寄存器是由输入寄存器和dac寄存器组成。输入寄存器为保持寄存器，当数据载入输入寄存器需经过一个写操作，而dac输出不受影响。另一方面，dac寄存器直接控制dac输出电压或输出范围，将与其连接的输入寄存器中的内容复制到dac寄存器，改变dac寄存器内容，则需经过一个更新操作。
3．3 写和更新操作
执行一次写操作：将d／s引脚与wr引脚置低，直接通过16位微处理器总线将数据写入输入寄存器。upd引脚置高，将输入寄存器储存的数据复制到dac寄存器，完成一次更新操作。数据与范围同时更新；除非输入寄存器的值先经一个写操作被改变，否则dac寄存器的值不会改变。
范围输入寄存器的载入：将d／s引脚置高，wr引脚置低。除了并行位的个数不同外，范围寄存器与数据寄存器结构相同。范围寄存器有3位，而数据寄存器有12、14或16位。若要数据寄存器和范围寄存器在工作模式下保持透明，则要将wr引脚置低，upd置高，阻止了输出干扰脉冲的增加。限变器在upd引脚的上升沿有效。
当wr和upd连在一起由一单时钟信号驱动时，输入寄存器和dac寄存器则以主从支配关系，或是边沿触发、配置的模式工作。在时钟的下降沿，数据位存入输入寄存器，随着时钟上升沿的到来，进入dac寄存器。
span引脚s2~so用数据lsb共享数据，同时将数据和范围控制在一个16位数据总线上，范围和数据不能同时进行写或读操作。
异步clr引脚在任何输出范围内都可将dac输出清除至o v，clr对所有数据寄存器复位，而不干扰范围寄存器。
这些装置也可通过上电复位将dac的输出电压在任何输出范围初始化至0 v。如果是软件范围配置，dac上电至0～5 v之间；若是手动范围，dac采用适当编码，选用手动上电。
3．4 手动范围配置
若要配置ltc2753为单范围，将mspan引脚置高，d／s引脚置地。通常，要求的输出范围由span i／o引脚（s2~so）设定，但通过直接接地或接电源编程设置的，如图3所示。在这个配置中，dac的通道都可以在上电时对选择的输出范围初始化。当设定手动范围操作时，span引脚的回读功能无效。
3．5 回读功能
8个接口寄存器中任一个的内容都从i／o端口回读。i／o引脚分成数据和范围两部分。数据i/0端口由引脚do~d15组成，范围i／o口由so~s2组成。
每个dac通道有一组数据寄存器用于控制和回读数据i／o端口，一组范围寄存器控制和回读范围i／o端口。
当dac通道和i／o端口选择后，将read引脚设置为逻辑高电平启动回读功能。当read引脚置低时，i／o端口高阻抗数字输入，回读过程变成低阻抗逻辑输出。
选择dac通道采用地址引脚a1和a0，选择i／o端口（数据或范围）用于回读采用d／s引脚。在回读过程中，已选的i／o口引脚用作逻辑输出，而未选用的i／o口引脚保持高阻抗输入状态。
选用dac通道和i／o口，read置高，用于upd引脚的输入和dac寄存器。upd引脚有两个功能：当read置低时，具有更新功能；当read置高，更新功能无效，upd引脚选择输入或dac寄存器的回读。
回读功能是在输入寄存器写入数据后，检查其内容，在dac寄存器更新新数据之前检测dac寄存器。已选端口的寄存器是其i／o引脚的输出。
要想回读dac寄存器，保持upd为低，read置高，再将upd置高，并选择dac寄存器，被选的dac寄存器由i／o引脚输出。如果回读后不要求更新，必须将upd置低，再将read置低，否则upd引脚将会复位到之前功能并更新dac。
3．6 系统偏移量调节
系统的rvosa和rvosb偏移量调整引脚是为了补偿整个系统偏移量，如图4所示。为了可以抗干扰和轻松调整，电压控制被减弱为dac输出，ltl027提供电源rvosx引脚有一只l mω的输入阻抗。为了保护ltc2753的性能，需采用一只至少10 kω的等效阻抗驱动该引脚，缩短任何无用的系统偏移量调节引脚iout2。
3．7 工作放大器的选择
由于ltc2753—16具有16位的高精度。因此在选择工作放大器要慎重考虑，以期达到最佳状态。而工作放大器偏移量的inl和dnl的灵敏度相对上一代的乘法dac已大大降低。
4、 结语
创建一个高精度、多种输出范围软件配置的16位dac不再是一件复杂、昂贵的设计。现在一个简洁的电路设计产生了更小的尺寸、低成本和更高精度的回报。
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2 ltc2753简介
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3、 典型应用
图1给出ltc2753的典型应用电路图。
3．1 输出范围
当外接5 v参考电压时，ltc2753可提供6种输出范围。参考电压为2 v时，输出范围为：0~2 v、o~4 v、±1 v、±2 v、±4 v和-1~3 v。除2 v和5 v之外，其他输出范围都随参考电压呈线性变化。
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