12通道8位TrimDACs AD8802/AD8804：功能、应用与设计指南

在电子设计领域，DAC（数模转换器）是实现数字信号到模拟信号转换的关键组件。今天我们要深入探讨的是Analog Devices推出的两款12通道8位TrimDACs——AD8802和AD8804，它们在成本、性能和应用灵活性方面都有着出色的表现。

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一、产品概述

AD8802/AD8804是一款12通道的DAC，采用紧凑的20引脚封装，能提供独立的数字可控电压输出。它可以替代传统的机械电位器，适用于直流电压调整应用。这两款产品具有低功耗、低成本、独立可编程输出等特点，并且与3线SPI兼容的串行输入接口，方便与微控制器连接。

1.1 关键特性

• 低成本：能够替代12个电位器，有效降低成本。
• 独立可编程输出：每个通道都可以独立编程，满足不同的应用需求。
• 低功耗：电源关断模式下功耗小于55mW，包括IDD和IREF。
• 多种供电选择：支持+3V到+5V的单电源供电。

1.2 应用领域

• 自动调整：在需要自动调整电压的系统中发挥重要作用。
• 电位器替代：取代传统的机械电位器，提高系统的可靠性和稳定性。
• 视频和音频设备：用于增益和偏移调整，提升设备的性能。
• 便携式和电池供电设备：低功耗特性使其非常适合这类设备。

二、技术细节

2.1 功能框图与内部结构

AD8802/AD8804内部包含12个电压输出的数模转换器，共享一个公共参考电压输入。每个DAC都有自己的DAC锁存器，用于保持输出状态。这些DAC锁存器通过内部的串并移位寄存器更新，该寄存器从标准的3线串行输入数字接口加载数据。

2.2 电气特性

参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
分辨率	N	-	8	-	-	Bits
差分非线性误差	DNL	-	-	±1/4	-	LSB
积分非线性误差	INL	-	-	±1/2	-	LSB
满量程误差	FSE	-	-	1/2	-	LSB
零码误差	ZSE	-	-	1/4	-	LSB
DAC输出电阻	ROUT	-	3	5	8	kΩ
输出电阻匹配	∆R/RO	-	-	1.5	-	%

2.3 参考输入

参考输入引脚（VREFH和VREFL）用于设置所有12个DAC的输出电压范围。AD8802只有VREFH引脚，可设置用户设计的满量程输出电压；AD8804则有VREFH和VREFL两个引脚，可分别设置正满量程和零量程，优化分辨率。

2.4 数字接口

AD8802/AD8804采用标准的三线串行输入控制接口，包括时钟（CLK）、片选（CS）和串行数据输入（SDI）。数据通过CLK的上升沿加载到串行寄存器，最后12位数据在CS变高时被锁存到相应的DAC寄存器。

三、操作与编程

3.1 输出电压编程

输出电压范围由连接到VREFH和VREFL引脚的外部参考电压决定。通用的传输方程为： [V O(D x)=(D x) / 256 timesleft(V{R E F H}-V{R E F L}right)+V_{R E F L}] 其中，Dx是8位DACx寄存器中的数据。

3.2 操作模式

• 正常模式：通过串行接口编程，可随机顺序更改DAC输出。
• 电源关断模式：SHDN引脚可将DAC结构置于零功耗状态，保存DAC寄存器设置，返回正常模式时恢复输出电压。

四、应用电路设计

4.1 电源旁路

为了减少电源噪声对AD8802/AD8804的影响，建议使用独立的电源供电或进行充分的电源旁路。推荐使用10µF钽电解电容和0.1µF陶瓷电容并联进行局部电源旁路。

4.2 输出缓冲

在需要低输出阻抗的应用中，可以添加外部放大器来缓冲AD8802/AD8804的输出。例如，使用OP291作为简单的缓冲器，降低输出电阻。

4.3 增加输出电压摆幅

外部放大器还可以用于扩展AD8802/AD8804的输出电压摆幅，使其超出电源轨。通过合理配置电路，可以实现更高的输出电压范围。

4.4 微计算机接口

AD8802/AD8804的串行数据输入接口方便与各种单片机连接。以8051单片机为例，可以使用其内置的串行端口或并行端口进行通信。

五、典型应用案例

5.1 智能温度控制系统

将80CL51单片机、TMP14温度传感器和AD8802/AD8804结合使用，可以实现强大的温度控制功能。通过AD8802/AD8804设置TMP14的温度设定点电压，单片机根据传感器输出进行相应的控制。

5.2 12通道可编程电压控制放大器

使用AD8802/AD8804控制SSM2018T电压控制放大器的增益。通过合理设计电路，可以实现对多个放大器的数字控制。

5.3 数字控制的LM1204 RGB放大器系统

用AD8802/AD8804替代传统的电位器，实现对LM1204视频放大器系统的数字控制，提高系统的可靠性和性能。

5.4 低噪声90 MHz可编程增益放大器

AD8802/AD8804可用于控制AD603低噪声电压控制放大器的增益。通过合理设置参考电压，可以使AD8802/AD8804的输出电压范围与AD603的增益控制范围匹配。

六、总结

AD8802/AD8804是两款功能强大、应用灵活的DAC产品。它们在成本、性能和功耗方面都有着出色的表现，适用于多种应用场景。电子工程师在设计过程中，可以根据具体需求选择合适的产品，并结合上述应用电路设计方法，实现高效、稳定的系统设计。你在使用AD8802/AD8804过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。