世界热资讯!ADALM2000实验:数模转换
作者:Andreea Pop,系统设计/架构工程师
Antoniu Miclaus,系统应用工程师
Doug Mercer,顾问研究员
(资料图)
R-2R梯形电阻数模转换器(DAC)
目标
本实验的目标是探讨数模转换的概念,将CMOS反相器用作梯形电阻分压器的基准开关(用于DAC中)。
背景信息
我们将简单的CMOS反相器逻辑门用作一对开关。ADALM2000模块的数字I/O信号可配置为具有+3.3 V电源电压的标准CMOS分压器(推挽模式)。采用最简单的形式,CMOS输出可以由一个PMOS器件M1和一个NMOS器件M2组成。通常,CMOS制造工艺经过特别设计,使得NMOS和PMOS器件的阈值电压VTH大致相等——即互补。然后,反相器的设计人员调整NMOS和PMOS器件的宽长比W/L,使其各自的跨导和RON也相等。两个晶体管中,只有一个处于导通状态,同时将输出端连接到VDD或VSS。我们可以考虑将这两个电压用作DAC的基准电压源。
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图1.CMOS输出驱动器。
在 “电压模式”中使用R-2R梯形电阻(如图2所示),根据数字码交替驱动到两个基准电压电平中的任一个(D0-7)。数字0表示VREF–,数字1表示VREF+。根据数字输入码,VLADDER(图2)将在两个基准电平之间变化。两个基准电压的负基准电压(VREF–)通常为地电压(VSS)。在本例中,我们将正基准电压(VREF+)设置为CMOS驱动器的正电源电压(VDD)。
材料
► ADALM2000主动学习模块
► 无焊面包板
► 跳线
► 9个20 kΩ电阻
► 9个10 kΩ电阻
► 1个OP27放大器
说明
最好在无焊试验板上构建图2所示的8位梯形电阻电路。模拟部件套件(ADALP2000)中提供的电阻数量通常不足以构建完整的8位梯形电阻。如果可以获得这些电阻,此项目最好使用1%的电阻。
将用蓝色框表示的8个数字输出、示波器通道和用绿色框表示的AWG输出连接到梯形电阻电路中,如图所示。注意将电源连接到运算放大器电源引脚。
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图2.R-2R梯形电阻网络电路
硬件设置
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图3.R-2R梯形电阻网络电路试验板连接
程序步骤
当安装R1和R2时,设置AWG1的直流电压与DAC的VREF+相等,即等于CMOS数字输出的3.3 V电源电压。此时输出电压为双极性,其摆幅为-3.3 V至+3.3 V。断开AWG1并移除电阻R1,输出电压为单极性,摆幅为0 V至+3.3 V。启动Scopy软件。打开模式发生器界面。选择DIO0至DIO7,并组成一个分组。设置参数,将模式设置为二进制计数器。输出设置为推挽输出(PP),频率设置为256 kHz。此时能看到类似图4所示的内容。最后,点击运行按钮。
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图4.模式发生器界面。
打开示波器界面,开启通道2,并将时基设置为200μs/div,点击绿色运行按钮开始运行。有时可能还需要调整通道的垂直范围(初始条件下,1 V/div比较合适)。通过示波器界面能看到(如图4所示)电压从0 V上升到3.3 V,斜坡信号的周期应为1 ms。
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图5.示波器界面。
改变数字模式。尝试随机模式,并打开示波器上的FFT窗口。您还可以通过生成具有一列0到255(对于8位宽总线)数字的纯文本.csv文件,来加载自定义模式。加载自定义模式,看看会出现什么情况。
您可以尝试加载以下这些预制波形文件:正弦、三角、高斯脉冲等:waveforms_pg。
AD5626 12位nanoDAC
背景信息
AD5626是一款可以使用5 V单电源供电的电压输出DAC。它集成了DAC、输入移位寄存器和锁存、基准电压源以及一个轨到轨输出放大器。输出放大器摆幅可达到任一供电轨,且设置范围为0 V至4.095 V,分辨率为每位1 mV。该器件采用高速、三线式、兼容数据输入(SDIN)的DSP、时钟(SCLK)和负载选通(LDAC)的串线接口。它还有芯片选择引脚,可连接多个DAC。上电时或用户要求时,CLR输入可将输出设置为零电平。
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图6.AD5626的简化功能框图。
除1位DAC寄存器外,AD5626还有一个独立的串行输入寄存器,新数据值可以预载到该串行寄存器中,而不会干扰现有DAC输出电压。通过选通LDAC引脚,可以将加载值传输到DAC寄存器。
单极性输出操作
这种操作模式是AD5626的基本模式。您可以根据DAC的单极性代码表验证AD5626的功能是否正常。
表1.AD5626的单极性代码表
DAC寄存器中的十六进制数 | DAC寄存器中的十进制数 | 模拟输出电压(V)
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