01緣起

 

1.為什么討論電子電位器？

 

為什么要討論使用一個 DAC^[1]來作為一個電位器呢？這里面主要原因如下：

 

●  使用電位器可以很方便在信號源的驅(qū)動下形成一個幅值可以調(diào)節(jié)的交流信號源。這比起使用通常的可編程直流電源，或者DAC輸出電壓來說，輸出的是幅度可以變的交流信號源，可以用于很多的自動測量環(huán)節(jié)。

 

●  為什么不直接使用 機(jī)械電位器^[2]來改變信號源的幅值呢？還是一個原因，那就是自動可編程改變信號的幅值。

 

●  現(xiàn)在有數(shù)字電位器，比如 X9C102,X9C103,X9C104^[3],AD5272等，為什么不使用它們來實現(xiàn)對交流信號源進(jìn)行幅值改變呢？這里面一個主要原因就是器件的頻帶寬度^[4](https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104134132 "X9C102,X9C103,X9C104"),AD5272等，為什么不使用它們來實現(xiàn)對交流信號源進(jìn)行幅值改變呢？這里面一個主要原因就是器件的頻帶寬度[^4068]的問題。相比于機(jī)械電位器，這些電子電位器（變阻器）都具有相對較窄的工作頻帶寬度，對于高頻信號不適合。

 

2.為什么使用DAC做電位器？

 

●  DAC用作電位器改變交流信號原理;

●  使用DAC來分壓交流信號的優(yōu)點是什么？

●  是否能夠克服前面數(shù)字電位器的頻帶過窄的問題？

 

寫這些話的時候，我還不知道具體答案，下面就通過實驗來驗證一下吧。

 

02實驗電路

 

最近，剛剛購買了幾片16bit的DAC芯片 DAC8830IDR^[5]（價格6.6），具有SPI接口，基于該DAC來驗證一下前面的思路的可行性。

 

1.實驗電路設(shè)計

 

由于DAC8830使用SPI接口來設(shè)置輸出電壓，使用STC8G1K（SOP16）作為控制器來完成對它的信號控制。

 

1）SCH ^[6]

 

▲ 原理圖設(shè)計

 

2）PCB

 

對于實驗原理圖進(jìn)行LAYOUT，盡可以滿足單面PCB板制作的工藝要求。快速制版之后得到對應(yīng)的實驗電路板。

 

▲ 實驗電路板的PCB設(shè)計

 

2.MCU軟件編程[7]

 

1) DA8830訪問子程序

 

使用STC8G的SPI端口對DA8830進(jìn)行訪問。根據(jù)DA8830的SPI讀寫時序，相應(yīng)的DAC8830寫入轉(zhuǎn)換（16bit）數(shù)據(jù)的子程序為：

 

void DAC8830Set(unsigned int nDAC) {  

    OFF(DAC8830_CS);  

      

    SPISendChar((unsigned char)(nDAC >> 8));  

    SPISendChar((unsigned char)nDAC);  

      

    ON(DAC8830_CS);  

      

}

 

▲ DA8830的SPI讀寫時序

 

對應(yīng)的DA8830的CS，SPK的波形為：

 

▲ 示波器觀察到DA8830的CS，CLK的波形

 

從上面波形可以看出，DAC8830Set()函數(shù)的執(zhí)行時間在STC8G1K17（35MHz）執(zhí)行中的時間大約為。

 

在靜態(tài)下，通過兩個電阻組成的參考電壓分壓電路，生成大約2.5V的參考電壓。實際測量電壓為：。

 

根據(jù)DA8830數(shù)據(jù)手冊，DAC8830的參考電壓輸入阻抗大約為：。因此，理論計算所得到的參考電壓為：

 

 

這個數(shù)值比起前面實際測量得到的要大，這說明對應(yīng)的DA8830的參考電壓管腳的阻抗比起還要小。

 

為了便于測量數(shù)據(jù)波形，調(diào)用DA8830Set（）函數(shù)中的輸入?yún)?shù)為。那么輸出電壓計算值應(yīng)該為：

 

 

實際測量DA8830的輸出電壓為：。

 

2) 輸出電壓波形

 

▲ 每1ms寫入DAC8830遞增數(shù)據(jù)的CS，DI數(shù)據(jù)波形

 

寫入遞增的數(shù)據(jù)，輸出波形。

 

for(;;) {  

    WaitTime(1);  

    //----------------------------------------------------------------------  

    DAC8830Set(nShowCount);  

    nShowCount += 0x200;  

    //----------------------------------------------------------------------  

}  

  

此時Dout輸出遞增的鋸齒波形。

 

▲ 輸出遞增的鋸齒波形

 

03參考電壓與輸出信號

 

下面經(jīng)過幾組實驗，來驗證DAC的參考電壓對于輸出信號的影響。

 

1.參考電壓的有效范圍

 

在DAC8830的數(shù)據(jù)手冊中，對于參考電壓的輸入范圍給定的是1.25V ~ Vpp。下面通過一組實驗來測試實際的有效輸入?yún)⒖茧妷悍秶?/div>