【应用】32位低功耗MCU EFM32系列的电流数模转换器（IDAC）应用

时间： 2019-02-12 来源：Silicon Labs

技术问答

1概述。

EFM32系列的 IDAC可以提供或吸收50 nA至64μA的可配置电流，IDAC模块原理组成如图1所示。一般来说， IDAC常用于提供或吸收可编程电流，设计中可以通过软件或使用PRS功能来完成IDAC的控制。由图1可见，EFM32系列的IDAC的功能可以通过IDAC或ADC引脚来实现。

图1 IDAC模块原理图示

2 IDAC基本操作。

与MCU的其他模块处理方式类似，IDAC模块的相关操作寄存器组成如图2所示。IDAC提供了4种不同的电流范围，可通过在IDAC_CURRPROG寄存器中配置RANGESEL来实现，不同电流范围见图3所示。IDAC模块开启后，可通过在IDAC_CTRL中设置OUTEN来打开当前输出。在DAC CTRL寄存器中的OUTMODE设置为相关PIN时，当功能打开后，当前输出将通过IDAC PIN获得，类似原理，输出也可以设置为通过其中一个ADC通道引脚。

通过PRS打开和关闭IDAC。示例通过设置定时器生成PWM信号，使用PRS来打开和关闭IDAC。功能实现相关寄存器为IDAC_CTRL设置OUTENPRS，选择PRS通道使用PRSSEL控制字。在具体设计过程中，应针对偏移误差进行校准，以获得IDAC的最佳性能。需要注意相关的校准偏移数据测量需要在合适室温下进行，并存储校准值。通过将IDOUT_CTRL中的MINOUTTRANS置位，将内部输出降至GND或升至VDD，从而在打开输出时最大限度地减少电流中不需要的干扰。当有有外部元件（放电电容）连接到IDAC引脚时，则应在配置IDAC使用前，进行GPIO输出设置，且提供足够的时间以使电容器放电。

图2 IDAC模块相关寄存器说明

图3 IDAC可选电流范围及参数

3 示例。

应用示例提供了IDAC所有的操纵步骤，在IDAC_OUT（PB11）上输出，并且具备外部按钮配置功能，可同时利用官方套件的LCD上进行数据显示。在生产中，IDAC的校准数据受温度影响，如MCU使用温度不同，则校准数据可能会失效。示例使用ADC测量通过连接到ADC通道引脚的电流，遵循欧姆定律I = Ucal/ Rcal，电路框图见图4。因此，设计者需要根据要求校准的范围来选取适当的电阻值，其阻值推荐图见图5。通过实验电路得到电流参数后，即可根据固定公式数据调整IDAC校准寄存器中的数值，以最小化误差。图6演示了使用计时器通过PRS控制IDAC方波信号示意。

图4 校准电路

图5 电阻推荐值

图6 PRS控制IDAC方波信号

图7示例描述了使用IDAC，ACMP和TIMER等模块来测量电容量。IDAC对电容充电，直到模拟比较器检测到电压达到预定值， ACMP中断停止。后续使用公式C = I T/ VC来计算数值。

图7 电容量试验电路

本应用简单描述了IDAC的使用方法以及注意事项，尤其是IDAC在设计中的校准级别、参考数据等，详细资料可参考EFM32系列官方应用笔记AN0064 Current Digital to Analog Converter的介绍。

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