ZHCADZ3A June 2021 – April 2024 DAC53001 , DAC53204W , DAC63204 , TPS7A57 , TPS7A94

设计说明

DACx3204 具有自动检测型 I2C、PMBus™ 或 SPI 接口的 12 位、10 位和 8 位四路电压和电流输出智能 DAC 数据表建议：将 100nF 去耦电容器用于 VDD 引脚，将 1.5µF 或更高的旁路电容器用于 CAP 引脚。CAP 引脚连接至内部 LDO。将这些电容器靠近器件引脚放置。
DAC53204 有三个基准选项：
1. 1.7V 至 V_DD 的外部基准，可施加到器件的 VREF 引脚。使用外部基准时，请在 VREF 引脚和 AGND 引脚之间连接一个 100nF 电容器。不使用外部基准时，请使用一个上拉电阻器连接到 V_DD。
2. 精密 1.21V 基准，具有 ×1.5、×2、×3 和 ×4 增益选项。
3. V_DD 可用作基准。
SMPS 的标称电压可通过电阻 R₁ 和 R₂ 设置。SMPS 在 FB 引脚上使用内部 600mV 基准电压来确定输出电压。使用以下公式计算 R₁ 和 R₂：
$R_{1} = \frac{V_{N O M I N A L} - V_{F B}}{I_{N O M I N A L}}$
$R_{2} = \frac{R_{1} \times V_{F B}}{V_{N O M I N A L} - V_{F B}}$
使用通过 _R1 和 R₂ 的 100µA 标称电流以及 3.3V 标称输出电压。代入这些值，公式变为：
$R_{1} = \frac{3.3 V - 0.6 V}{100 μ A} = 27 k Ω$
$R_{2} = \frac{27 k Ω \times 0.6 V}{3.3 V - 0.6 V} = 6 k Ω$
为了实现所需的裕度，DAC53204 必须通过 R₁ 灌入或提供额外的电流。此电流 (I_MARGIN) 可通过以下公式计算：
$I_{M A R G I N} = (\frac{V_{N O M I N A L} \times (1 + M A R G I N) - V_{F B}}{R_{1}}) - I_{N O M I N A L}$
对于 ±10% 的裕度，公式变为：
$I_{M A R G I N} = (\frac{3.3 V \times (1 + 0.10) - 0.6 V}{27 k Ω}) - 100 μ A = 12 μ A$
DAC53204 的电压输出通过串联电阻 R₃ 转换为电流。可使用以下公式计算 R₃：
$R_{3} = \frac{V_{D A C} - V_{F B}}{I_{M A R G I N}}$
确定 DAC 输出电压范围时，应避免 DAC 代码接近零量程和满量程，从而避免这些代码出现零量程和满量程误差。此设计使用内部 1.21V 基准，增益为 ×1.5，满量程电压为 1.82V。DAC53204 的最大零代码误差为 15mV，因此可以安全地选择 20mV 的最小输出。I_MARGIN 被视为正电流，可在 V_DAC > V_FB 时由 DAC 提供。I_MARGIN 被视为负电流，可在 V_DAC < V_FB 时由 DAC53204 灌入。通过以下公式计算得出 R₃ 为 48.3kΩ：
$R_{3} = \frac{20 m V - 0.6 V}{- 12 μ A} = 48.3 k Ω$
最大输出变为：
$V_{D A C, M A X} = (R_{3} \times I_{M A R G I N}) + V_{F B}$
$V_{D A C, M A X} = (48.3 k Ω \times 12 μ A) + 0.6 V = 1.18 V$
V_DAC,MAX 和 V_DAC,MIN 的 DAC 代码存储在 DAC-MARGIN-HIGH 和 DAC-MARGIN-LOW 寄存器中。使用以下公式计算以十进制形式编程到这些寄存器的代码：
$D A C_M A R G I N_H I G H = \frac{V_{D A C, M A X}}{V_{R E F} \times G A I N} \times 1024$
$D A C_M A R G I N_L O W = \frac{V_{D A C, M I N}}{V_{R E F} \times G A I N} \times 1024$
公式变为：
$D A C_M A R G I N_H I G H = \frac{1.18 V}{1.21 V \times 1.5} \times 1024 = 665.7 d$
$D A C_M A R G I N_L O W = \frac{20 m V}{1.21 V \times 1.5} \times 1024 = 11.2 d$
这两个值四舍五入为 666d 和 11d，V_DAC,MAX 为 1.18V，V_DAC,MIN 为 19.5mV。
使用具有 ×1.5 增益的 1.21V 基准和 10 位 DAC53204，每个代码之间的 LSB 大小或步长大约为 1.8mV。使用较低的基准电压可减小 LSB 大小，从而提高 V_DAC,MAX 和 V_DAC,MIN 的分辨率。
在此设计中，GPI 用于高/低裕度功能。GPI 上的高电平会将 DAC 输出设置为 V_DAC,MAX，将 SMPS V_OUT 设置为低裕度 2.97V。GPI 上的低电平会将 DAC 输出设置为 V_DAC,MIN，将 SMPS V_OUT 设置为高裕度 3.63V。
使用 I²C 或 SPI，根据寄存器设置部分所述的初始寄存器设置对 DAC53204 进行编程。可将初始寄存器设置保存至 NVM，方法是将 1 写入 COMMON-TRIGGER 寄存器的 NVM-PROG 字段。对 NVM 进行编程后，器件将在重置或下电上电之后加载具有 NVM 所存储值的所有寄存器。