作者：Andreea Pop，系統設計/架構工程師
Antoniu Miclaus，系統應用工程師
Doug Mercer，顧問研究員

(相關資料圖)

R-2R梯形電阻數模轉換器(DAC)

目標

本實驗的目標是探討數模轉換的概念，將CMOS反相器用作梯形電阻分壓器的基準開關（用于DAC中）。

背景信息

我們將簡單的CMOS反相器邏輯門用作一對開關。ADALM2000模塊的數字I/O信號可配置為具有+3.3 V電源電壓的標準CMOS分壓器（推挽模式）。采用最簡單的形式，CMOS輸出可以由一個PMOS器件M1和一個NMOS器件M2組成。通常，CMOS制造工藝經過特別設計，使得NMOS和PMOS器件的閾值電壓VTH大致相等——即互補。然后，反相器的設計人員調整NMOS和PMOS器件的寬長比W/L，使其各自的跨導和RON也相等。兩個晶體管中，只有一個處于導通狀態，同時將輸出端連接到VDD或VSS。我們可以考慮將這兩個電壓用作DAC的基準電壓源。

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在 “電壓模式”中使用R-2R梯形電阻（如圖2所示）,根據數字碼交替驅動到兩個基準電壓電平中的任一個(D0-7)。數字0表示VREF–，數字1表示VREF+。根據數字輸入碼，VLADDER（圖2）將在兩個基準電平之間變化。兩個基準電壓的負基準電壓(VREF–)通常為地電壓(VSS)。在本例中，我們將正基準電壓(VREF+)設置為CMOS驅動器的正電源電壓(VDD)。

材料
? ADALM2000主動學習模塊
? 無焊面包板
? 跳線
? 9個20 kΩ電阻
? 9個10 kΩ電阻
? 1個OP27放大器

說明

最好在無焊試驗板上構建圖2所示的8位梯形電阻電路。模擬部件套件(ADALP2000)中提供的電阻數量通常不足以構建完整的8位梯形電阻。如果可以獲得這些電阻，此項目最好使用1%的電阻。

將用藍色框表示的8個數字輸出、示波器通道和用綠色框表示的AWG輸出連接到梯形電阻電路中，如圖所示。注意將電源連接到運算放大器電源引腳。

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硬件設置

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程序步驟

當安裝R1和R2時，設置AWG1的直流電壓與DAC的VREF+相等，即等于CMOS數字輸出的3.3 V電源電壓。此時輸出電壓為雙極性，其擺幅為-3.3 V至+3.3 V。斷開AWG1并移除電阻R1，輸出電壓為單極性，擺幅為0 V至+3.3 V。啟動Scopy軟件。打開模式發生器界面。選擇DIO0至DIO7，并組成一個分組。設置參數，將模式設置為二進制計數器。輸出設置為推挽輸出（PP），頻率設置為256 kHz。此時能看到類似圖4所示的內容。最后，點擊運行按鈕。

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打開示波器界面，開啟通道2，并將時基設置為200μs/div，點擊綠色運行按鈕開始運行。有時可能還需要調整通道的垂直范圍（初始條件下，1 V/div比較合適）。通過示波器界面能看到（如圖4所示）電壓從0 V上升到3.3 V，斜坡信號的周期應為1 ms。

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改變數字模式。嘗試隨機模式，并打開示波器上的FFT窗口。您還可以通過生成具有一列0到255（對于8位寬總線）數字的純文本.csv文件，來加載自定義模式。加載自定義模式，看看會出現什么情況。

您可以嘗試加載以下這些預制波形文件：正弦、三角、高斯脈沖等：waveforms_pg。

AD5626 12位nanoDAC

背景信息

AD5626是一款可以使用5 V單電源供電的電壓輸出DAC。它集成了DAC、輸入移位寄存器和鎖存、基準電壓源以及一個軌到軌輸出放大器。輸出放大器擺幅可達到任一供電軌，且設置范圍為0 V至4.095 V，分辨率為每位1 mV。該器件采用高速、三線式、兼容數據輸入(SDIN)的DSP、時鐘(SCLK)和負載選通(LDAC)的串線接口。它還有芯片選擇引腳，可連接多個DAC。上電時或用戶要求時，CLR輸入可將輸出設置為零電平。

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除1位DAC寄存器外，AD5626還有一個獨立的串行輸入寄存器，新數據值可以預載到該串行寄存器中，而不會干擾現有DAC輸出電壓。通過選通LDAC引腳，可以將加載值傳輸到DAC寄存器。

單極性輸出操作

這種操作模式是AD5626的基本模式。您可以根據DAC的單極性代碼表驗證AD5626的功能是否正常。

表1.AD5626的單極性代碼表