選擇合適元件、編寫(xiě)軟件并確保系統可協(xié)調工作的過(guò)程不必非常復雜，即使在實(shí)現基本功能時(shí)也是如此。在本文中，我將探討如何使用智能DAC這一新型器件在降低成本和縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間的同時(shí)提高系統性能。

 

智能DAC是出廠(chǎng)可編程的精密DAC，具有集成的非易失性存儲器(NVM)、可編程狀態(tài)機邏輯、脈寬調制(PWM)發(fā)生器和內置的自定義波形發(fā)生器。由于智能DAC無(wú)需使用軟件，因此可以填補DAC電路、MCU電路以及使用精密電阻器、電容器和電感器等元件構建的離散型電路之間的差距。圖1顯示了智能DAC如何提供獨特的常規實(shí)施方法。

 

圖1：智能DAC填補了離散、DAC和MCU電路之間的差距

 

在以下幾種用例中，您可以借助智能DAC使用更少的系統資源來(lái)執行簡(jiǎn)單的功能，從而節省時(shí)間和系統成本。

 

無(wú)需軟件即可實(shí)現可靠的加電和基本的可編程性

 

基于軟件的MCU設計雖然對某些汽車(chē)和工業(yè)設計中的主要監視和控制應用非常有用，但在設計僅需要輔助電壓裕量、偏置或微調的次級應用或子系統時(shí)，卻需要過(guò)多的資源。諸如照明控制之類(lèi)的應用僅需要一個(gè)簡(jiǎn)單的感測控制反饋回路。另一個(gè)示例是實(shí)現電器的常見(jiàn)功能，即當微波爐或冰箱的門(mén)打開(kāi)時(shí)，里面的燈會(huì )亮。由于這是一項需要較少資源即可實(shí)現的簡(jiǎn)單功能，因此智能DAC可以提供幫助。

 

圖2顯示了具有集成NVM的智能DAC。借助在系統生產(chǎn)期間將寄存器設置存儲在存儲器中的功能，您可以在存儲器中對智能DAC的加電狀態(tài)進(jìn)行編程。符合汽車(chē)電子委員會(huì )Q100標準的智能DAC可以在125°C的工作溫度下將存儲記憶保留20年之久，因此非常適用于汽車(chē)和工業(yè)應用，例如汽車(chē)日間行車(chē)燈的多斜率熱折返，或航空航天和國防系統中的陸地和移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電。

 

 

圖2：具有NVM的DAC53701方框圖

 

生成定制輸出

 

智能DAC同樣適合需要生成PWM的應用，例如內置可配置的模擬至PWM占空比轉換或通用輸入 (GPI) 至PWM轉換的遠程故障管理。與MCU或基于計時(shí)器的解決方案（如555計時(shí)器）不同，智能DAC不需要研發(fā)時(shí)間或其他容易出現溫漂的分立式元件。圖3顯示了使用10位電壓輸出DAC53701智能DAC進(jìn)行溫度至PWM轉換的示例，其中PWM輸出的脈沖寬度會(huì )隨溫度變化而調整。您可以在技術(shù)文章“使用智能數模轉換器生成脈寬調制信號”中了解其他PWM應用。 

 

圖3：DAC53701會(huì )根據溫度變化調整PWM輸出

 

您還可以在患者監護系統中生成音調時(shí)實(shí)現這些波形，在此類(lèi)系統中，智能DAC可通過(guò)提供預配置圖形和基于通用輸入/輸出(GPIO)的觸發(fā)功能來(lái)生成醫療警報。我們的“揭開(kāi)醫療警報設計的神秘面紗，第1部分：IEC60601-1-8標準要求”系列對此主題進(jìn)行了更詳細的介紹。

 

生成LED淡入、淡出和熱折返

 

在電器和車(chē)輛的照明應用中，智能DAC可生成淡入和淡出信號，從而提供數字輸入觸發(fā)和可編程計時(shí)。設計人員可以通過(guò)重新編程NVM來(lái)構建模塊化系統并在各個(gè)電路板上進(jìn)行LED亮度等調整，從而減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。 

 

LED可靠性與工作溫度成反比，為了提高LED的使用壽命，必須進(jìn)行主動(dòng)熱折返以改善熱管理。汽車(chē)照明中的日間行車(chē)燈(DRL)可一直打開(kāi)，并在白天暴露于日光下。此時(shí)需要通過(guò)熱折返來(lái)更大限度地延長(cháng)LED壽命，而智能DAC可通過(guò)內置特性幫助簡(jiǎn)化系統設計。

 

圖4顯示了電路以及GPI輸入和DAC輸出之間的關(guān)系，以及如何由GPI直接控制DAC輸出的上升和下降以產(chǎn)生轉向的LED淡入或淡出。電器通常使用傳感器來(lái)確定門(mén)處于打開(kāi)還是關(guān)閉狀態(tài)，GPI將其表示為高電平或低電平。 

 

圖4：電器淡入和淡出信號的GPI脈沖時(shí)間與DAC輸出斜坡時(shí)間的關(guān)系

 

作為可編程比較器

 

在家電、醫療設備、零售自動(dòng)化和其他工業(yè)應用中，智能DAC還能作為可編程比較器，提供可編程遲滯或輸出鎖存功能，并有助于簡(jiǎn)化故障管理軟件和減小電路板尺寸。

 

圖5顯示了可編程遲滯和鎖存比較器功能，以及如何在存儲于NVM中的高裕度和低裕度值設置的閾值范圍內跟蹤DAC輸出。

 

對于可編程遲滯，如果輸入超過(guò)高裕度值，則GPI將切換為低電平。如果跟蹤的值繼續下降到低于高裕度值，則GPI不會(huì )發(fā)生任何變化。直到該值下降至低裕度值以下，將導致GPI觸發(fā)高電平。這可用于在給定值超出有限范圍時(shí)發(fā)出警報。對于鎖存比較器實(shí)現，反饋電壓僅需小于VDD（因為運算放大器由VDD供電），因此如果鎖存為高電平，則輸出將再次變?yōu)榈碗娖健?nbsp;

 

圖5：智能DAC作為可編程比較器，具有遲滯和鎖存比較器

 

結束語(yǔ)

 

如這些用例所示，智能DAC可用簡(jiǎn)單的單芯片解決方案代替分立式模擬電路和MCU，從而幫助您設計獨立的電路，這會(huì )節省時(shí)間并降低系統成本。使用此預過(guò)濾產(chǎn)品搜索功能來(lái)探索TI的智能DAC產(chǎn)品系列。

 

其他資源

 

DACx3701-Q1數據表顯示了熱折返回路的實(shí)施方法。

 

 

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