26. Цифро-аналоговый преобразователь DAC
26.1. Отличительные особенности
- 12-битная разрешающая способность
- Частота преобразования до 1 МГц
- Конфигурируемый диапазон преобразования
- Несколько источников запуска
- 1 непрерывный выход или 2 выхода с выборкой-хранением
- Встроенная калибровка смещения и коэффициента передачи
- Высокая нагрузочная способность
- Внутренний или внешний ИОН
- Возможность соединения с входом аналогового компаратора или АЦП
- Экономичный режим работы
26.2. Обзор
Модуль DAC предназначен для преобразования цифрового кода в аналоговое напряжение. Он обладает 12-битной разрешающей способностью и способен выполнять преобразование с частотой 1 МГц. В качестве выхода ЦАП могут выступать либо один непрерывный выход, либо два отдельных выхода со схемой выборки-хранения. Модулем также поддерживается экономичный режим работы и калибровка коэффициента передачи и смещения.
Размах выходного сигнала зависит от опорного напряжения (VREF). В качестве ИОН могут быть выбраны следующие источники:
- AVCC
- Внутреннее напряжение 1.00В
- Внешнее напряжение, поданное на вывод AREF порта А или В
Выходное напряжение канала ЦАП можно описать следующим выражением:
VDACx = CHnDATA · VREF / 0xFFF
Базовая функциональная схема модуля DAC показана на рисунке 26.1. Здесь отражены не все функциональные возможности модуля.
![Функциональная схема модуля DAC](/im/doc/micros/avr/arh_xmega_a/pic26_1.gif) Рисунок 26. Функциональная схема модуля DAC
26.3. Запуск преобразования
Преобразования инициируются либо записью данных в регистры данных, либо входящим событием.
Когда режим автоматического запуска преобразований не используется, очередное преобразование автоматически запускается при появлении в регистре данных DAC нового значения. Если же режим автоматического запуска используется, каждое новое преобразование будет выполняться при поступлении события в выбранном канале события, но при условии, что в регистре данных имеется новое, еще непреобразованное значение.
Запись в регистры данных можно выполнить как программно, так и с помощью контроллера DMA.
26.4. Выходные каналы
В качестве выхода DAC могут служить либо один непрерывный выход (канал 0), либо два отдельных выхода со схемой выборки-хранения. Выходы выборки-хранения могут работать полностью независимо, позволяя генерировать два аналоговых сигнала, различающихся как по амплитуде, так и по частоте.
Для каждого из выходов выборки-хранения предусмотрены отдельные регистры данных и регистры управления преобразованием. Выходное напряжение DAC можно подать на вход других аналоговых УВВ микроконтроллеров XMEGA: аналоговый компаратор или АЦП. Это напряжение берется прямо с выхода ЦАП, а не с выхода схем выборки хранения.
26.5. Синхронизация модуля DAC
Модуль DAC синхронизируется сигналом синхронизации УВВ CLKPER. Интервал преобразований и частота обновления в режиме выборки-хранения задаются кратно периоду сигнала синхронизации УВВ.
26.6. Ограничения к временным характеристикам
Для корректной работы модуля DAC необходимо соблюдать ряд ограничений к временным характеристикам, которые задаются кратно периоду сигнала синхронизации УВВ. Несоблюдение ограничений может ухудшить точность преобразования.
- Время выборки DAC - промежуток времени от момента завершения преобразования в канале до запуска нового преобразования. Этот промежуток не должен быть менее 1 мкс в одноканальном режиме и 1.5 мкс в двуканальном режиме (режим выборки-хранения).
- Время обновления DAC - интервал времени между обновлениями каналов в двухканальном режиме. Величина этого интервала не должна превышать 30 мкс.
26.7. Экономичный режим работы
При необходимости снижения потребляемого тока во время преобразований модулем DAC, его можно перевести в экономичный режим работы. В этом режиме, между выполнением преобразований модуль переходит в отключенное состояние. Работа в этом режиме сопровождается увеличением времени преобразования при запуске нового преобразования.
26.8. Калибровка
Чтобы добиться оптимальной точности преобразования, можно задействовать возможности калибровки коэффициента передачи и смещения модуля DAC. Калибровочные значения для корректировки коэффициента передачи и смещения являются 7-битными.
Наилучшие результаты калибровки достигаются при её выполнении в тех же условиях, в которых планируется использовать ЦАП, т.е. при одних и тех же VREF, выходном канале, времени преобразования и интервале обновления.
Теоретическая передаточная функция ЦАП была показана в параграфе 26.2. С учетом погрешностей её можно записать следующим образом:
VDACxX = offset + gain · CHnDATA / 0xFFF
У идеального ЦАП коэффициент передачи (gain) равен 1, а смещение (offset) - 0.
|