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

設計說明

DACx3204 具有自動檢測型 I2C、PMBus? 或 SPI 接口的 12 位、10 位和 8 位四路電壓和電流輸出智能 DAC 數據表建議：將 100nF 去耦電容器用于 VDD 引腳，將 1.5μF 或更高的旁路電容器用于 CAP 引腳。CAP 引腳連接至內部 LDO。將這些電容器靠近器件引腳放置。
DAC53204 有三個基準選項：
1. 1.7V 至 V_DD 的外部基準，可施加到器件的 VREF 引腳。使用外部基準時，請在 VREF 引腳和 AGND 引腳之間連接一個 100nF 電容器。不使用外部基準時，請使用一個上拉電阻器連接到 V_DD。
2. 精密 1.21V 基準，具有 ×1.5、×2、×3 和 ×4 增益選項。
3. V_DD 可用作基準。
SMPS 的標稱電壓可通過電阻 R₁ 和 R₂ 設置。SMPS 在 FB 引腳上使用內部 600mV 基準電壓來確定輸出電壓。使用以下公式計算 R₁ 和 R₂：
$R_{1} = \frac{V_{N O M I N A L} - V_{F B}}{I_{N O M I N A L}}$
$R_{2} = \frac{R_{1} \times V_{F B}}{V_{N O M I N A L} - V_{F B}}$
使用通過 _R1 和 R₂ 的 100μA 標稱電流以及 3.3V 標稱輸出電壓。代入這些值，公式變為：
$R_{1} = \frac{3.3 V - 0.6 V}{100 μ A} = 27 k Ω$
$R_{2} = \frac{27 k Ω \times 0.6 V}{3.3 V - 0.6 V} = 6 k Ω$
為了實現所需的裕度，DAC53204 必須通過 R₁ 灌入或提供額外的電流。此電流 (I_MARGIN) 可通過以下公式計算：
$I_{M A R G I N} = (\frac{V_{N O M I N A L} \times (1 + M A R G I N) - V_{F B}}{R_{1}}) - I_{N O M I N A L}$
對于 ±10% 的裕度，公式變為：
$I_{M A R G I N} = (\frac{3.3 V \times (1 + 0.10) - 0.6 V}{27 k Ω}) - 100 μ A = 12 μ A$
DAC53204 的電壓輸出通過串聯電阻 R₃ 轉換為電流。可使用以下公式計算 R₃：
$R_{3} = \frac{V_{D A C} - V_{F B}}{I_{M A R G I N}}$
確定 DAC 輸出電壓范圍時，應避免 DAC 代碼接近零量程和滿量程，從而避免這些代碼出現零量程和滿量程誤差。此設計使用內部 1.21V 基準，增益為 ×1.5，滿量程電壓為 1.82V。DAC53204 的最大零代碼誤差為 15mV，因此可以安全地選擇 20mV 的最小輸出。I_MARGIN 被視為正電流，可在 V_DAC > V_FB 時由 DAC 提供。I_MARGIN 被視為負電流，可在 V_DAC < V_FB 時由 DAC53204 灌入。通過以下公式計算得出 R₃ 為 48.3kΩ：
$R_{3} = \frac{20 m V - 0.6 V}{- 12 μ A} = 48.3 k Ω$
最大輸出變為：
$V_{D A C, M A X} = (R_{3} \times I_{M A R G I N}) + V_{F B}$
$V_{D A C, M A X} = (48.3 k Ω \times 12 μ A) + 0.6 V = 1.18 V$
V_DAC,MAX 和 V_DAC,MIN 的 DAC 代碼存儲在 DAC-MARGIN-HIGH 和 DAC-MARGIN-LOW 寄存器中。使用以下公式計算以十進制形式編程到這些寄存器的代碼：
$D A C_M A R G I N_H I G H = \frac{V_{D A C, M A X}}{V_{R E F} \times G A I N} \times 1024$
$D A C_M A R G I N_L O W = \frac{V_{D A C, M I N}}{V_{R E F} \times G A I N} \times 1024$
公式變為：
$D A C_M A R G I N_H I G H = \frac{1.18 V}{1.21 V \times 1.5} \times 1024 = 665.7 d$
$D A C_M A R G I N_L O W = \frac{20 m V}{1.21 V \times 1.5} \times 1024 = 11.2 d$
這兩個值四舍五入為 666d 和 11d，V_DAC,MAX 為 1.18V，V_DAC,MIN 為 19.5mV。
使用具有 ×1.5 增益的 1.21V 基準和 10 位 DAC53204，每個代碼之間的 LSB 大小或步長大約為 1.8mV。使用較低的基準電壓可減小 LSB 大小，從而提高 V_DAC,MAX 和 V_DAC,MIN 的分辨率。
在此設計中，GPI 用于高/低裕度功能。GPI 上的高電平會將 DAC 輸出設置為 V_DAC,MAX，將 SMPS V_OUT 設置為低裕度 2.97V。GPI 上的低電平會將 DAC 輸出設置為 V_DAC,MIN，將 SMPS V_OUT 設置為高裕度 3.63V。
使用 I²C 或 SPI，根據寄存器設置部分所述的初始寄存器設置對 DAC53204 進行編程。可將初始寄存器設置保存至 NVM，方法是將 1 寫入 COMMON-TRIGGER 寄存器的 NVM-PROG 字段。對 NVM 進行編程后，器件將在重置或下電上電之后加載具有 NVM 所存儲值的所有寄存器。