AD5758单通道16位电流和电压输出DAC的硬件应用介绍

本文主要是介绍AD5758单通道16位电流和电压输出DAC的硬件应用介绍，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

概述

1 AD5758的功能介绍

1.1 特性

1.2 应用特性介绍

1.2.1 电源特性

1.2.2 通信特性

1.2.3 核心特性

2 AD5758的框架

2.1 AD5758的框架结构

2.2 AD5758外围引脚介绍

2.2.1 引脚框图

2.2.2 引脚功能介绍

3 AD5758的输出模式

3.1 电流输出模式

3.2 电压输出模式

4 经典AD5758应用电路

概述

AD5758是一款单通道、电压和电流输出数模转换器(DAC)，采用AVSS 33 V（最小值）至AVDD1 +33 V（最大值）电源供电，两个供电轨之间的最大工作电压为60 V。片内动态功率控制(DPC)利用一个针对最小片内功耗而优化的降压型DC-DC转换器，在5 V至27 V范围内将输出驱动器电路的电源电压(VDPC+)调节至VIOUT，使封装功耗较小。CHART引脚可将HART信号耦合到电流输出上。该器件采用多功能四线式串行外设接口(SPI)，能够以最高50 MHz的时钟速率工作，并与标准SPI、QSPI、MICROWIRE、DSP和微控制器接口标准兼容。该接口还具有可选SPI循环冗余校验(CRC)和看门狗定时器(WDT)。与前款产品相比，AD5758改善了诊断功能，如输出电流监控和集成12位诊断模数转换器(ADC)。通过在VIOUT、+VSENSE和VSENSE引脚上集成故障保护开关，提供额外的鲁棒性。

1 AD5758的功能介绍

1.1 特性

主要参数如下：

特性	参数
精度	16位分辨率和线性度
输出类型	电流/电压
电流输出范围	0 mA to 20 mA, 4 mA to 20 mA, 0 mA to 24 mA, ±20 mA, ±24 mA, -1 mA to +22 mA
电压输出范围	0 V to 5 V, 0 V to 10 V, ±5 V, ±10 V
工作温度范围	-40°C to +115°C

1.2 应用特性介绍

1.2.1 电源特性

AD5758是一款单通道电压和电流输出数模转换器(DAC)，AVSS的-33 V(最小)到AVDD1的+33 V(最大)，两者之间的最大工作电压为60 V。片上动态功率控制(DPC)通过使用降压dc- dc转换器将VIOUT输出驱动电路的电源电压(VDPC+)从5 V调节到27 V，从而最大限度地降低封装功耗，从而优化了片上功耗。CHART引脚可将HART®信号耦合到电流输出上。

1.2.2 通信特性

该设备使用通用4线串行外设接口(SPI)。它的时钟速率高达50兆赫，并且是兼容的标准SPI, QSPI™，MICROWIRE™，DSP和微控制器接口标准。该界面还具有一个可选SPI循环冗余校验(CRC)和看门狗计时器(WDT)。

AD5758提供了改进的诊断功能，如集成的12位诊断模数转换器(ADC)和通过+VSENSE和−VSENSE引脚，为VIOUT上的线路保护器额外的健壮性的保护电路。当有多个AD5758一起使用时电源管理单元(PMU)/隔离器(ADP1031)AD5758能够使客户开发一个8通道到通道隔离模拟输出模块用少功耗大于2w，同时满足CISPR 11 B类要求。

1.2.3 核心特性

1. DPC，采用集成降压dc- dc转换器为热管理。当与ADP1031一起使用时AD5758支持8通道到通道隔离输出耗散功率< 2w。

2. 一系列高级诊断功能，包括集成ADC，可靠性高。

3. 具有高度鲁棒性，具有防止误接线事件的输出保护(±38 V)。

4. HART兼容。

2 AD5758的框架

2.1 AD5758的框架结构

AD5758内部结构总结如下：

1）一个16bit递进累加型DAC模块

2）一个12bit ADC模块，用于监控DAC的输出特性

3）电压/电流输出控制

2.2 AD5758外围引脚介绍

2.2.1 引脚框图

2.2.2 引脚功能介绍

引脚名称	功能介绍
SW+	使用设备的dc-to-dc特性，使能dc - dc电路的开关输出
AVDD1	正模拟电源。电压范围:7v ~ 33v。
AVDD2	正低压模拟电源。电压范围:5v ~ 33v
NIC	不需要连接的引脚
AGND	模拟电路的接地参考点。这个引脚必须连接到0v。
REFGND	内部参考的地面参考点。这个引脚必须连接到0v。
RA	外部电流设定电阻。RA和RB之间可以连接一个外部精密低漂移13.7 kΩ电流整定电阻，以提高电流输出温度漂移性能。建议将外部电阻尽可能靠近AD5758。
RB	外部电流设定电阻。RA和RB之间可以连接一个外部精密低漂移13.7 kΩ电流整定电阻，以提高电流输出温度漂移性能。建议将外部电阻尽可能靠近AD5758。
REFIN	外部2.5 V参考电压输入。
REFOUT	内部2.5 V参考电压输出。REFOUT必须连接到REFIN才能使用内部引用。不建议在REFOUT和REFGND之间安装电容。
CHART	HART输入连接。HART信号必须与该引脚交流耦合。如果没有使用HART，请保持此引脚未连接。默认情况下，该引脚与HART求和节点断开连接，可以通过 GP_CONFIG1寄存器中的HART_EN位。
VLDO	3.3 V LDO输出电压。VLDO必须用0.1µF电容与AGND去耦
VLOGIC	数字电源。电压范围:1.71 V ~ 5.5 V。VLOGIC必须用0.1µF电容与DGND解耦
SDO	串行数据输出。该引脚以回读模式从串行寄存器中读取数据。读回模式的最大SCLK速度为15 MHz(取决于VLOGIC电压)
DGND	数字电源地
RESET	硬件复位。低电平有效。在发出复位后100 μs内不要写SPI命令(使用硬件reset引脚或通过软件)。
LDAC	加载DAC的值。主动低输入。该引脚更新DAC_OUTPUT寄存器，从而更新DAC输出。不要在同步上升沿前500 ns或同步上升沿后1.5µs的窗口内断言LDAC
CLKOUT	可选时钟输出信号(默认关闭)。该引脚是内部10 MHz振荡器(MCLK)的细分版本，并在GP_CONFIG1寄存器中配置。
SCLK	串行时钟输入。数据被输入到SCLK下降沿的输入移位寄存器中。在写模式下，该引脚工作在时钟速度高达50 MHz(取决于VLOGIC电压)。在读模式下，最大SCLK速度为15mhz(取决于VLOGIC电压)。
SDI	串行数据输入。数据必须在SCLK的下降沿上有效。
SYNC	串行接口的帧同步信号。主动低输入。当SYNC低时，数据在SCLK的下降沿上传输
AD1	AD5758的地址解码1
AD0	AD5758的地址解码0
FAULT	错误监测引脚。主动低，开漏输出。当没有检测到故障时，该引脚是高阻抗的，当检测到某些故障时，例如，电流模式下的开路，电压模式下的短路，CRC错误或过温错误(参见输出故障部分)，该引脚被断言为低阻抗。该引脚必须用10 kΩ上拉电阻连接到VLOGIC。
AVSS	模拟地电源。电压范围为0v ~−33v。如果使用该设备仅用于单极电流输出目的，AVSS可以为0 V。对于单极电压输出，AVSS(最大)为−2.5 V。当使用双极输出范围时，在计算AVSS最大值时必须遵循VOUT/IOUT净空，例如，对于±10v输出，AVSS最大值为−12.5 V。有关电源顺序的重要说明，请参阅AVSS注意事项部分。
-VSENSE	VOUT模式的负电压输出负载连接的感测连接。该引脚必须保持在±10v 指定操作的AGND。建议将串联1 kΩ电阻连接到该引脚。如果不使用遥感，将此引脚短至AGND。
CCOMP	电压输出缓冲器的可选补偿电容连接。在该引脚和VIOUT引脚之间连接一个220pf电容，可使电压输出驱动高达2µF。该电容器的加入减少了输出放大器的带宽，增加了稳定时间。
+VSENSE	电压输出模式下的正电压输出负载连接。建议将串联1 kΩ电阻连接到该引脚。如果不使用遥感，通过该系列将该引脚短至VIOUT 1 kΩ电阻器。
VIOUT	电压/电流输出引脚。VIOUT是一个共享引脚，提供缓冲输出电压或电流。
NIC	不需要连接的引脚
VDPC+	电流和电压输出级正电源。要使用设备的dc-to-dc特性
PGND1	Power Ground.