学习笔记 | DAC基础内容及常见问题

男娘i 2022-11-12 05:24 693阅读 0赞

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**DAC，Digital-to-Analog Converter（数模转换器）**，DA转换和AD转换有着同样重要的作用，在许多场合都能看到DAC的应用。

DA转换器是把数字量转变成模拟量的器件，按模拟量输出类型通常分为：电流和电压输出类型。常见的DAC是电压输出型，在STM32中集成的DAC转换模块为电压输出型数模转换器。

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**STM32 DAC 基础内容**

STM32内部集成的DAC输出通道和功能与型号有关，一般有1到3个通道。

下面结合STM32F4描述一下DAC基本的参数信息：

**1. DAC分辨率**

分辨率决定了DAC的转换精度，目前STM32内部集成的DAC分辨率为12位。

对于大部分应用来说，12位分辨率的DAC已经足够了，同时还可通过软件配置成 8 位分辨率。

**2. DAC参考电压**

参考电压是DA转换输出电压的参考基准，STM32大部分芯片具有DAC和ADC共用的参考电压引脚VREF+、VREF-。没有参考电压引脚的芯片使用VDDA作为参考电压。

STM32参考电压要求：1.8V ≤ 参考电压 ≤ 3.6V，而且参考电压≤VDDA。不同系列不同型号参考电压范围有差异，具体请参看数据手册。

**3. DAC对齐格式**

STM32数据位数可配置为12位或者8位，对齐格式分为左对齐和右对齐。在单通道和双通道模式下的对齐格式如下图：

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**4.DAC触发选择**

STM32触发DAC转换有多种选择，外部引脚、定时器、软件触发等，可根据实际情况选择。

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放一张STM32F4的DAC框图和引脚让大家更加直观了解DAC：

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STM32 DAC的功能可能不同型号之间略有差异，具体细节内容可查阅芯片对应的手册。

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**STM32 DAC 参数配置**

使用STM32的DAC功能只需要很简单的配置即可，不管是使用STM32CubeMX配置，还是使用标准外设库配置都很简单。

**1.STM32CubeMX配置**

使用STM32CubeMX工具可“一键”配置相关的参数：使能Buffer、 触发源选择、 使能三角波形等。

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想要在项目中快速使用STM32 DAC功能，建议使用STM32CubeMX工具“一键”配置，避免遗漏配置，或者错误配置引起的不必要麻烦。

**2.标准外设库配置**

STM32部分系列提供标准外设库，对于DAC来说，包含：DAC时钟、引脚、使能Buffer、 触发源选择、 使能三角波形等一些最基础的参数。

void DAC_Configuration(void)
    {
      DAC_InitTypeDef  DAC_InitStructure;
    
    
      DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_Software;
      DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;
      DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bit0;
      DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable;
      DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);
    
    
      DAC_Cmd(DAC_Channel_1, ENABLE);
    }

这是最基础的配置参数，如果还使用了定时器触发、DMA等功能，就需要配置对应的内容。

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**STM32 DAC 常见问题**

STM32的DAC功能比较简单，往往容易忽视一些细节问题，换一个硬件环境可能问题就暴露出来了。

**问题一：DAC转换触发源选择和配置问题**

触发DAC转化的方式有多种，选择了对应的触发源就需要进行相关的配置，有不少人配置都遗漏一些相关配置，从而导致无输出电压，或者电压输出不同步等问题。

比如：选择了定时器触发，但定时器没有配置成对应触发源。

TIM_SelectOutputTrigger(TIM2, TIM_TRGOSource_Update);

还比如：定时器参数不对，导致定时触发频率不对。

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period

**解决办法：**参考官方例程，不遗漏配置、不把参数配错。或者使用STM32CubeMX工具配置。

**问题二：DAC输出电压不稳定问题**

STM32部分型号没有参考电压引脚，就使用VDDA模拟电源作为参考电压。

在实际应用中，系统的电压受到负载的影响比较常见，如果STM32数字电源、模拟电源和参考电压共用一个电源，就会存在参考电压不稳定的情况，从而导致DAC输出电压不稳定的情况。

**解决办法：**增加电源输出功率、使用独立VDDA模拟电源、更换使用有参考电压引脚的芯片等。

**问题三：DAC无法输出0V问题**

相信有不少人都遇到过这样的问题：DAC无法输出0V。

引起这个问题有可能是因为使能了Buffer（输出缓冲器），STM32的DAC输出缓冲器，与常人思维的理解可能有点不同。

**输出缓冲器作用是减小输出阻抗，****可用来降低输出阻抗并在不增加外部运算放大器的情况下直接驱动外部负载**。

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在数据手册中还有一点说明：使能缓冲器之后，输出电压下限为0.2V。（同时，上限电压为VDDA - 0.2）。

**解决办法：**关闭输出缓冲器。（关闭之后，驱动能力会减弱，建议添加电压跟随器或运放电路）

DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable;

复盘一下

▼DAC 基础内容：分辨率、参考电压、对齐格式、触发选择、框图和引脚；

▼DAC 参数配置：STM32CubeMX工具可“一键”配置、标准外设库配置；

▼DAC 常见问题：DAC转换触发源选择和配置问题、DAC输出电压不稳定问题、DAC无法输出0V问题；

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