我們將簡單的CMOS反相器邏輯門用作一對開關。 ADALM2000 的標準CMOS分壓器（推挽模式）。采用最簡單的形式，CMOS輸出可以由一個PMOS器件M1和一個NMOS器件M2組成。通常，CMOS制造工藝經過特別設計，使得NMOS和PMOS器件的閾值電壓VTH大致相等——即互補。然后，反相器的設計人員調整NMOS和PMOS器件的寬長比W/L，使其各自的跨導和RON也相等。兩個晶體管中，只有一個處于導通狀態，同時將輸出端連接到VDD或VSS。我們可以考慮將這兩個電壓用作DAC的基準電壓源。

圖1.CMOS輸出驅動器。

在 “電壓模式”中使用R-2R梯形電阻（如圖2所示）,根據數字碼交替驅動到兩個基準電壓電平中的任一個(D0-7)。數字0表示VREF–，數字1表示VREF+。根據數字輸入碼，VLADDER（圖2）將在兩個基準電平之間變化。兩個基準電壓的負基準電壓(VREF–)通常為地電壓(VSS)。在本例中，我們將正基準電壓(VREF+)設置為CMOS驅動器的正電源電壓(VDD)。

材料

ADALM2000主動學習模塊

無焊面包板

跳線

9個20 kΩ電阻

9個10 kΩ電阻

一個 OP27 放大器

說明

最好在無焊試驗板上構建圖2所示的8位梯形電阻電路。模擬部件套件(ADALP2000)中提供的電阻數量通常不足以構建完整的8位梯形電阻。如果可以獲得這些電阻，此項目最好使用1%的電阻。

將用藍色框表示的8個數字輸出、示波器通道和用綠色框表示的AWG輸出連接到梯形電阻電路中，如圖所示。注意將電源連接到運算放大器電源引腳。

圖2.R-2R梯形電阻網絡電路

硬件設置

圖3.R-2R梯形電阻網絡電路試驗板連接

程序步驟

當安裝R1和R2時，設置AWG1的直流電壓與DAC的VREF+相等，即等于CMOS數字輸出的3.3 V電源電壓。此時輸出電壓為雙極性，其擺幅為-3.3 V至+3.3 V。斷開AWG1并移除電阻R1，輸出電壓為單極性，擺幅為0 V至+3.3 V。啟動Scopy軟件。打開模式發生器界面。選擇DIO0至DIO7，并組成一個分組。設置參數，將模式設置為二進制計數器。輸出設置為推挽輸出（PP），頻率設置為256 kHz。此時能看到類似圖4所示的內容。最后，點擊運行按鈕。

圖4.模式發生器界面。

打開示波器界面，開啟通道2，并將時基設置為200μs/div，點擊綠色運行按鈕開始運行。有時可能還需要調整通道的垂直范圍（初始條件下，1 V/div比較合適）。通過示波器界面能看到（如圖4所示）電壓從0 V上升到3.3 V，斜坡信號的周期應為1 ms。

圖5.示波器界面。

改變數字模式。嘗試隨機模式，并打開示波器上的FFT窗口。您還可以通過生成具有一列0到255（對于8位寬總線）數字的純文本.csv文件，來加載自定義模式。加載自定義模式，看看會出現什么情況。

您可以嘗試加載以下這些預制波形文件：正弦、三角、高斯脈沖等：waveforms_pg。

AD5626 12位 nanoDAC

背景信息

AD5626 是一款可以使用5 V單電源供電的電壓輸出DAC。它集成了DAC、輸入移位寄存器和鎖存、基準電壓源以及一個軌到軌輸出放大器。輸出放大器擺幅可達到任一供電軌，且設置范圍為0 V至4.095 V，分辨率為每位1 mV。該器件采用高速、三線式、兼容數據輸入(SDIN)的DSP、時鐘(SCLK)和負載選通(LDAC)的串線接口。它還有芯片選擇引腳，可連接多個DAC。上電時或用戶要求時，CLR輸入可將輸出設置為零電平。

圖6.AD5626的簡化功能框圖。

除1位DAC寄存器外，AD5626還有一個獨立的串行輸入寄存器，新數據值可以預載到該串行寄存器中，而不會干擾現有DAC輸出電壓。通過選通LDAC引腳，可以將加載值傳輸到DAC寄存器。

單極性輸出操作

這種操作模式是AD5626的基本模式。您可以根據DAC的單極性代碼表驗證AD5626的功能是否正常。

DAC寄存器中的十六進制數	DAC寄存器中的十進制數	模擬輸出電壓(V)
FFF	4095	4.095
801	2049	2.049
800	2048	2.048
7FF	2047	2.047
000	0	0

材料

ADALM2000主動學習模塊

無焊面包板

跳線

一個AD5626 12位 nanoDAC?

一個2.2 kΩ電阻

一個0.001 μF電容

一個0.1 μF電容

一個10 μF電容

硬件設置

如圖7所示連接AD5626的引腳。

圖7.AD5626實現單極性操作的連接。

程序步驟

打開Scopy，使能正電源為5 V。在模式發生器中，根據數據手冊中AD5626的時序圖配置DAC輸入信號。從配置SPI信號開始。使用DIO0、DIO1和DIO2創建通道組。如果連接如圖7所示，則DIO1表示時鐘信號，DIO2表示數據信號，DIO0表示CS信號。在進行SPI分組時，確保數字通道的順序是正確的（參見圖10）。數據手冊中指明，高電平和低電平狀態下的時鐘寬度應達到至少30 ns。由此可計算時鐘周期，進而計算最大頻率。將時鐘頻率設為1 MHz。將CLK極性和CLK相位設為1。

由于AD5626是12位DAC，因此通過SPI發送的數據長度應至少為12位。將每幀的字節數設為2，在轉換開始時，它會發送16位。在數據文本框中，您可以輸入將發送至DAC的值。SPI組通道的信號應類似于AD5626 DAC的時序圖。

圖8.AD5626試驗板連接。

圖9.AD5626 SPI時序圖。

現在，您應該配置LDAC和CLR信號。從數據手冊中，我們得知在CLR處于高電平時，移位寄存器的內容會在LDAC的上升沿更新。將DIO4 (CLR)的模式設置為“數值”，輸入數值1。只要位是串行傳輸，LDAC信號(DIO3)的CS下降沿之前應該有一個上升沿，且應處于高電平。為了滿足上述條件，DIO3信號可以設置為采用13 kHz頻率和160°相位。AD5626數模轉換所需的所有輸入信號如圖9所示。

圖10.模式發生器信號設置。

最后一步是在Scopy中打開示波器，將通道1連接到AD5626的輸出端。啟用通道1測量，并在SPI的“數據”區域輸入一個值。如果通過SPI發送的數據為7FF，在圖11中，您可以查看相應的輸出電壓。

圖11.輸入為7FF時，AD5626的輸出電壓。

雙極性輸出操作

雖然AD5626設計用于單電源操作，但使用圖12所示的電路也可以實現雙極性操作。

圖12.雙極性輸出操作，未經調節（數據手冊中建議的電路）。

此電路可用于不需要高精度的應用。輸出電壓以偏移二進制格式編碼，由以下公式給出：

材料

ADALM2000主動學習模塊

無焊面包板

跳線

一個AD5626 12位 nanoDAC

一個 OP484 運算放大器

一個0.1 μF電容

一個1 kΩ電阻

一個20 kΩ電阻

兩個10 kΩ電阻

一個47 kΩ電阻

一個470 kΩ電阻

圖13.AD5626雙極性輸出操作試驗板連接

硬件設置

在無焊試驗板上構建圖12所示的電路。

程序步驟

您可以將DAC配置為單極性輸出操作，如圖7所示。對于基準電壓，使用信號發生器的通道1，設置為恒定2.5 V。在示波器的第二個通道上，可顯示運算放大器輸出端的電壓。您可以在示波器上同時顯示單極性操作和雙極性操作的電壓。

圖14.000輸入的單極性和雙極性輸出電壓。

圖15.800輸入的單極性和雙極性輸出電壓。

圖16.FFF輸入的單極性和雙極性輸出電壓。

審核編輯：郭婷