
问题: 该问题由某客户提出,发生在 STM32F100R8T6 器件上。据其工程师讲述:在使用 STM32F100 的 DAC时,不管如何设置输出的值,最低只能输出到 63mV,无法输出 0V,而 63mV 的电压经过他的放大电路,对产品的性能产生较大的影响。故其工程师询问是否有办法可以输出 0V? 调研: 经过对 DAC 的输出口 PA4 进行测量,发现将 DAC 的输出值设置为 0x000 的时候,电压输出确实在63mV。检查客户的程序,可以看到客户对 DAC 的配置如下:& z0 j3 G6 g9 r" B' X. ]+ r K5 u4 ` DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;3 b! l/ V* w+ K. u, J# r r* S DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;) W6 v0 }; m, t6 _, m4 J% x0 b, L, } DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bits8_0; DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable;2 P5 f0 ^! B* V DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);" O) ^* _2 y* j( g+ I% X: V 将 DAC 配置程序修改为: DAC_InitStructure.DAC_Trigger = DAC_Trigger_None;: @# w3 q! w! M, T+ z. R DAC_InitStructure.DAC_WaveGeneration = DAC_WaveGeneration_None;( ?3 w" ~7 E* i, u! b DAC_InitStructure.DAC_LFSRUnmask_TriangleAmplitude = DAC_LFSRUnmask_Bits8_0;$ r4 F6 i( ] g' A DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable;% y' `% o0 k, | DAC_Init(DAC_Channel_1, &DAC_InitStructure);4 B6 T1 }. b3 E# \' G 修改后编译,测试:对 PA4 的电压进行测量,发现可以输出 0V 了。所以问题就是在于使能了 OutputBuffer。 - L+ U" f7 r0 Z 我们来看一下参考手册是如何描述 Output Buffer 的: ![]() 可以看出,在 STM32F100 的 DAC 中,内嵌了两个 Output Buffer,其作用是减小输出阻抗,可以在不使用外部运放的情况下就可以直接驱动外部负载。可以通过 DAC_CR 寄存器的 BOFFx 位来使能或禁止Output Buffer。4 @. x* j! B+ }5 b- D9 k : H# F; L9 |& J6 X5 M/ i0 d3 a/ b* z 再来看数据手册的描述: ![]() 可以看到 Output Buffer 的位置,当其被禁止时,直接被旁路掉。% Y. K( C( n9 k1 l# z + `5 M) t b1 Q9 |4 ^ 再继续从数据手册里看一下 DAC 外设电气特性里关于 Buffer 的相关参数,我们可以看到: 5 e. d# p5 T& v' A1 \3 r ![]() 这个表告诉我们,当 Output Buffer 被禁止,输出电压最低电压典型值在 0.5mV,输出最高电压最大值为(VREF+-1LSB)V。当 Output Buffer 被使能,能保证的的输出最低电压为 0.2V,输出最高电压为 VDDA0.2V。所以,Output Buffer 并不是轨对轨的输出驱动器,无法输出 0V。再来看一下它的注释:当 VREF+为 3.6V,其响应范围从 0x0E0 到 0xF1C 的 12 位输出值;当 VREF+为 2.4V,其响应范围从 0x155 到 0xEAB的 12 位输出值。也就是说,当 VREF+为 3.6V,DAC 的输出电压范围大约为 0.197V~3.4V;当 VREF+为2.4V,DAC 的输出电压范围大约为 0.2V~2.212V。当然,这只是能保证的数据,并不是说使能了 OutputBuffer,最低输出电压就一定是 0.2V,只是在应用中,应该以从 0.2V 到 VDDA-0.2V 这个范围来进行设计。STM32F100 在使能 Output Buffer 后,其最低输出电压为 63mV 属于正常现象。 - B# L8 q6 n$ t, \* Q5 U 结论:6 \% H$ g2 T5 n! |4 d 由于打开了 DAC 的 Output Buffer,导致了 DAC 无法输出 0V。 处理: 禁止 DAC 的 Output Buffer 即可,也就是在配置中将 DAC_InitStructure.DAC_OutputBuffer 一项设置成DAC_OutputBuffer_Disable。1 j' x/ u1 P7 S 建议: 客户的实际应用中,如果对于 DAC 的输出电压范围的要求在于 0.2V~VDDA-0.2V 的范围之内,可以直接使用 DAC 的 Output Buffer,将 Output Buffer 使能。如果对于 DAC 的输出电压范围超出 0.2V~VDDA-0.2V或者需要轨对轨输出,那么建议禁止 Output Buffer,并在外部使用合适的运放器件增强其输出能力。 " X' a c/ J8 A8 U2 a B: E |
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