MS5231描述

MS5231M 是一款具有高阻抗緩沖基準輸入的單通道串行 8 位電壓輸出數模轉換器（DAC）。該 DAC 可以產生 1 倍或 2 倍于參考電壓的電壓輸出，而且保證是單調的。由于芯片工作在 3V~5V 的單電源電壓下，這就使它的使用變得很方便。片上嵌入的上電復位功能確保可重復的啟動條件。

數字控制是通過與 CMOS 工藝兼容的三線串行總線來實現的，易于和工業標準的微處理器或微控制器接口。11 位命令字由 8 位數據位、1 位范圍控制位和 2 位邏輯 0 組成。范圍控制位使 DAC 的電壓輸出范圍是 1 倍或 2 倍于對地的參考電壓。該 DAC 有兩級鎖存器，允許一組完整的數據寫入芯片之后由 LDAC 控制 DAC 輸出更新。數字輸入帶有施密特觸發器，有一定的抗噪聲能力。

MS5231M 小尺寸封裝使得模擬功能的數字控制可以應用在對空間面積要求比較苛刻的場合，可以在-40℃-85℃溫度范圍內工作，而且不需要外部修調。

主要特點

?8 位、電壓輸出

?3V~5V 單電源工作

?串行接口

?高阻抗基準輸入

?可編程 1 倍或 2 倍于參考電壓的輸出范圍

?更新靈活

?內部上電復位

?低功耗

?半緩沖輸出

應用

?可編程電壓源

?數字控制放大器/衰減器

?移動通信

?自動測試裝置

?過程監控

?信號合成

封裝圖

內部框圖

管腳圖

管腳說明圖

功能描述

1.電阻串型 DAC

MS5231M 由電阻串型 DAC 實現，DAC 的核心是帶 256 個抽頭的電阻。表 1 是每個抽頭處的電平和 256 個數字碼的對應關系。電阻串中，電阻的一端連接 GND, 另一端連接輸入緩沖器的輸出端。電阻串保證了單調性。線性度由電阻串的匹配精度和輸出緩沖器的性能決定。參考電壓輸入緩沖器時，DAC 對于參考源可以視為一個高阻抗的負載。 DAC 的輸出由增益可配置的運算放大器緩沖，選擇 1 倍或 2 倍增益輸出。電路上電時，DAC 的數字輸入端被置為全 0。DAC 的輸出電壓用

下列公式表示：

CODE 的范圍是 0~255，范圍控制位 RNG 是 0 或 1，它位于串行命令字中。

2.工作時序

MS5231M 有 4 種可供選擇的控制方式，分別如圖 1-圖 4 所示。

當 LOAD 為高時，在 CLK 的下降沿，DATA 引腳上的數據被寫入鎖存器。一旦所有的數據被鎖存，LOAD 被拉低，數據從串行輸入寄存器中傳送到 DAC 進行工作，如圖 1 所示。當 LDAC 為低時，DAC 的輸出電壓在 LOAD 變為低電平時立即被更新。在串行數據寫入過程中 LDAC 為高時，新的數據被鎖存，只有在等待 LDAC 被拉低時才進行數模轉換，如圖 2 所示。最高有效位（MSB）首先被寫入，數據轉換過程需要 8 個時鐘周期，如圖 3 和圖 4 所示。表 2 列出了定時關系。

RNG 位控制輸出電壓的范圍。當 RNG = Low 時，輸出電壓的范圍介于參考電壓和地之間。當RNG = High，輸出電壓的范圍介于 2 倍的參考電壓和地之間。

3. 等效輸入與輸出電路

4.失調電壓

運放單電源工作時，它的失調電壓可以是正或負。失調電壓為正時，輸出電壓在第一個碼改變時就會發生變化。失調電壓為負時，輸出電壓在第一個數字碼變化時可能不會變化，這取決于失調電壓的大小。

輸出運放試圖把輸出驅動到一個負的電位上，然而最小的負電源是地，所以輸出電壓不可能低于地，而是被鉗位在 0V。

輸出電壓一直保持為 0，直到輸入的碼字能夠在輸出端產生足夠正的電壓以大于負的失調電壓。轉換關系如圖 5 所示。

是失調誤差產生了折點，而不是線性誤差。如果緩沖器輸出可以小于 0，轉換關系如虛線所示。

對于 DAC，線性度的測量通常是在失調和滿刻度量程被校準之后，輸入從全 0 逐漸增大到全

1。然而，由于傳輸函數中的折點，單電源時負的失調電壓不能被校準，所以這時線性度的測量是在滿刻度碼和產生最小正電壓輸出時的數字碼之間進行的，這個數字碼是根據說明書上有關負失調電壓的最大值計算得到的。

應用信息

審核編輯：湯梓紅