智能数模转换器科普

选择合适元件、编写软件并确保系统可协调工作的过程不必非常复杂，即使在实现基本功能时也是如此。在本文中，我将探讨如何使用智能DAC这一新型器件在降低成本和缩短开发时间的同时提高系统性能。

智能DAC是出厂可编程的精密DAC，具有集成的非易失性存储器(NVM)、可编程状态机逻辑、脉宽调制(PWM)发生器和内置的自定义波形发生器。由于智能DAC无需使用软件，因此可以填补DAC电路、MCU电路以及使用精密电阻器、电容器和电感器等元件构建的离散型电路之间的差距。图1显示了智能DAC如何提供独特的常规实施方法。

图1：智能DAC填补了离散、DAC和MCU电路之间的差距

在以下几种用例中，您可以借助智能DAC使用更少的系统资源来执行简单的功能，从而节省时间和系统成本。

无需软件即可实现可靠的加电和基本的可编程性

基于软件的MCU设计虽然对某些汽车和工业设计中的主要监视和控制应用非常有用，但在设计仅需要辅助电压裕量、偏置或微调的次级应用或子系统时，却需要过多的资源。诸如照明控制之类的应用仅需要一个简单的感测控制反馈回路。另一个示例是实现电器的常见功能，即当微波炉或冰箱的门打开时，里面的灯会亮。由于这是一项需要较少资源即可实现的简单功能，因此智能DAC可以提供帮助。

图2显示了具有集成NVM的智能DAC。借助在系统生产期间将寄存器设置存储在存储器中的功能，您可以在存储器中对智能DAC的加电状态进行编程。符合汽车电子委员会Q100标准的智能DAC可以在125°C的工作温度下将存储记忆保留20年之久，因此非常适用于汽车和工业应用，例如汽车日间行车灯的多斜率热折返，或航空航天和国防系统中的陆地和移动无线电。

图2：具有NVM的DAC53701方框图

生成定制输出

智能DAC同样适合需要生成PWM的应用，例如内置可配置的模拟至PWM占空比转换或通用输入 (GPI) 至PWM转换的远程故障管理。与MCU或基于计时器的解决方案（如555计时器）不同，智能DAC不需要研发时间或其他容易出现温漂的分立式元件。图3显示了使用10位电压输出DAC53701智能DAC进行温度至PWM转换的示例，其中PWM输出的脉冲宽度会随温度变化而调整。您可以在技术文章“使用智能数模转换器生成脉宽调制信号”中了解其他PWM应用。

图3：DAC53701会根据温度变化调整PWM输出

您还可以在患者监护系统中生成音调时实现这些波形，在此类系统中，智能DAC可通过提供预配置图形和基于通用输入/输出(GPIO)的触发功能来生成医疗警报。我们的“揭开医疗警报设计的神秘面纱，第1部分：IEC60601-1-8标准要求”系列对此主题进行了更详细的介绍。

生成LED淡入、淡出和热折返

在电器和车辆的照明应用中，智能DAC可生成淡入和淡出信号，从而提供数字输入触发和可编程计时。设计人员可以通过重新编程NVM来构建模块化系统并在各个电路板上进行LED亮度等调整，从而减少开发时间和成本。

LED可靠性与工作温度成反比，为了提高LED的使用寿命，必须进行主动热折返以改善热管理。汽车照明中的日间行车灯(DRL)可一直打开，并在白天暴露于日光下。此时需要通过热折返来更大限度地延长LED寿命，而智能DAC可通过内置特性帮助简化系统设计。

图4显示了电路以及GPI输入和DAC输出之间的关系，以及如何由GPI直接控制DAC输出的上升和下降以产生转向的LED淡入或淡出。电器通常使用传感器来确定门处于打开还是关闭状态，GPI将其表示为高电平或低电平。

图4：电器淡入和淡出信号的GPI脉冲时间与DAC输出斜坡时间的关系

作为可编程比较器

在家电、医疗设备、零售自动化和其他工业应用中，智能DAC还能作为可编程比较器，提供可编程迟滞或输出锁存功能，并有助于简化故障管理软件和减小电路板尺寸。

图5显示了可编程迟滞和锁存比较器功能，以及如何在存储于NVM中的高裕度和低裕度值设置的阈值范围内跟踪DAC输出。

对于可编程迟滞，如果输入超过高裕度值，则GPI将切换为低电平。如果跟踪的值继续下降到低于高裕度值，则GPI不会发生任何变化。直到该值下降至低裕度值以下，将导致GPI触发高电平。这可用于在给定值超出有限范围时发出警报。对于锁存比较器实现，反馈电压仅需小于VDD（因为运算放大器由VDD供电），因此如果锁存为高电平，则输出将再次变为低电平。

图5：智能DAC作为可编程比较器，具有迟滞和锁存比较器

结束语

如这些用例所示，智能DAC可用简单的单芯片解决方案代替分立式模拟电路和MCU，从而帮助您设计独立的电路，这会节省时间并降低系统成本。使用此预过滤产品搜索功能来探索TI的智能DAC产品系列。

其他资源

DACx3701-Q1数据表显示了热折返回路的实施方法。

免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理。