20bit DAコンバータ：DAC1220（TI製）の紹介

1．はじめに
　高分解能の20bitDAコンバータDAC1220（TI製）を
　使用するためプログラムを作り動作確認をしたので紹介します。

２．DAC1220の基本性能と回路構成
　（１）特徴
　　　　①分解能：20bit
　　　　②２線または ３線式の同期シリアル転送
　　　　③外部リファレンスが必要
　　　　　（今回は2.5V(1ppm/℃)　MAX6325使用）
　　　　④2.5MHzの外部CLK，又は水晶振動子が必要
　　　　⑤出力電圧はVrefの2倍　（今回は5V）

　（２）回路図
　　　製品：高精度電源　PS-GI0147
　　　　　　　計測・IO回路（PS-GI0147-G07）
　　　　①DACの出力電圧はVrefの2倍なので5V
　　　　　（オペアンプで+10Vにしている）
　　　　②ここで使用するオペアンプはオフセットの
　　　　　温度係数を考慮しLT1013を使用
　　　　③基準電圧は外付
　 　　　　MAX6325は，温度係数1ppm(標準)
　　　　　トリミング用VRはデータシートでは「0.6%まで可変」と
　 　　　　あったが、ゼロまで動いてしまう
　 　　　　→5p-6p間をシュートで2.5V出力
　　　　④2.5MHzクロックはマイコンから供給
　 　　　　（水晶振動子も取付可能パタンとした）
　　　　⑤シリアル通信線はノイズ対策のため
　　　　　RCフィルタ（時定数1μsec）を設けた

３．データの送信方法
　（１）設定レジスタ(４レジスタ，③④は未使用）
　　　①DIR：Data Input Register(3Byte)
　　　　出力値設定データ
　　　②CMR：Command Register(2Byte)
　　　　動作モードと次の送信レジスタを指定
　　　③OCR：Offset Calibration Register(3Byte)
　　　　キャリブレーション後のオフセット値が入る
　　　　(0x0になっている）
　　　④FCR：Full-Scale Calibration Register(3Byte)
　　　　キャリブレーション後のフルスケールが入る
　　　　(0x800000になっている）

　（２）コマンドBYTE
　　　　各レジスタにアクセルする前に、
　　　　必ずコマンドBYTEを送る必要がある。
　　　①bit7：Read/Write
　　　　次のアクセスは読出か書込か
　　　②bit6-5：次にアクセスするレジスタのBYTE数
　　　③bit3-0：次にアクセスするレジスタのアドレス

　（３）送信データ例（MSB最上位bitからシリアル転送する）
　　　①ｺﾏﾝﾄﾞﾚｼﾞｽﾀの設定：0x24＋0x20A0=24bit送信
　　　　　　　　　　　　　　　　　0x24(Write,2Byte,ｱﾄﾞﾚｽ4)，0x20A0(20bitDA，符号なし,測定ﾓｰﾄﾞ)
　　　②20bitDA出力設定 ：0x40＋0xFFFFFx=32bit送信　(x=Do not care：0にした)
　　　　　　　　　　　　　　　　　0x40(Write,3yte,ｱﾄﾞﾚｽ0)，0xFFFFFx(最大値20bit)

４．波形確認
　　　（１）CLK,DATA,/CSのタイミング

　　　　　　　　　　 　

　（２）データ送信シーケンス

　　　　　　　　　　　　

　（３）リセットシーケンス（CLK信号でRESETする）

　　　　　　　


　　　（４）DA出力動作10msec毎に

５．結果
　（１）20bit分解能のDAコンバータを使えた。
　（２）キャリブレーション動作が実現できなかった。（何の変化もなかった）
　　　（「自己校正には 300ms から 500ms かかります。」とあるが、直ぐ終了してしまう）
　（３）フルスケールレジスタ，オフセットレジスタは使用せず，外部メモリで調整することとした。