在现代电子系统中，数模转换器（DAC, Digital-to-Analog Converter）是连接数字世界与模拟电路的核心器件。ADI 公司推出的 AD5304/AD5314/AD5324 系列 DAC，因其低功耗、紧凑封装以及灵活的接口方式，被广泛应用于工业控制、通信系统、医疗设备以及消费电子产品中。
本系列 DAC 支持多通道输出，具备与微处理器良好的接口兼容性，能够在各种嵌入式平台中高效工作。

二、器件基本参数对比

从对比表中可以看出，三者主要区别在于 分辨率，而通道数和接口方式保持一致。用户可根据应用对精度的要求进行选型。

三、微处理器接口解析

1. 通用接口特性

• 串行接口：支持标准 SPI 和 I²C 两种协议，方便与主流 MCU（如 STM32、ARM Cortex-M、Arduino、DSP、FPGA）连接。

• 3 线 SPI：CS（片选）、SCLK（时钟）、DIN（数据输入），传输速率高，适用于高速数据更新场合。

• I²C 接口：采用 SDA 和 SCL 两根线，支持多器件挂载，适合资源受限的应用。

2. SPI 接口时序

• 数据在 SCLK 上升沿锁存；

• 输入字格式：控制位 + 通道选择 + 数据位；

• 支持 Daisy-Chain（菊链）模式，可多个 DAC 串联。

3. I²C 接口时序

• 支持标准模式（100kHz）和快速模式（400kHz）；

• 器件地址可配置，便于多路 DAC 并行使用；

• 传输协议：起始位 → 器件地址 → 控制字 → 数据字 → 停止位。

四、寄存器与控制逻辑

AD5304/14/24 内部设有：

1. 输入寄存器：暂存 MCU 发送的数据。

2. DAC 寄存器：将数字量转换为对应模拟电压。

3. 电源管理寄存器：支持掉电模式，降低功耗。

4. 更新方式：可独立更新某通道，也可同时刷新所有 DAC 输出。

五、典型应用电路

1. 单片机 + DAC 电压输出

• 微控制器通过 SPI 向 DAC 发送数字量；

• DAC 输出模拟电压，驱动后级运放或控制电路；

• 应用于电机驱动、LED 调光、传感器校准。

2. 多通道电压源

利用 4 通道 DAC，可同时产生多组参考电压，应用于：

• 数据采集系统中的基准电压生成；

• 自动化仪表中的校准电压；

• 多电极生物医疗检测。

3. 波形发生器

通过 MCU 定时写入不同数据，可实现：

• 正弦波、三角波、方波的低频信号输出；

• 与 DDS 芯片结合，构建任意波形发生器。

4. 通信与射频调制

DAC 输出作为调制电压，用于：

• IQ 调制器的输入；

• 本振电压控制；

• 可编程增益控制。

六、优势与设计要点

1. 低功耗：支持掉电模式，适合电池供电设备。

2. 多通道集成：在单芯片上实现 4 路 DAC，大幅减少 PCB 空间。

3. 灵活接口：SPI/I²C 双模式，便于 MCU 兼容。

4. 精度可选：8/10/12 位不同分辨率，匹配不同场景需求。

5. PCB 布局注意事项：

• 参考电压引脚需靠近低噪声基准源；

• 模拟地与数字地合理分区；

• 输出端避免过长走线，以减少噪声耦合。

七、应用实例

1. 工业自动化：可编程电压控制源，驱动执行器。

2. 医疗电子：生物电信号调制，电极电压控制。

3. 消费类产品：音频音量控制、LCD 背光调节。

4. 通信基站：本振控制、增益调整。

5. 测试测量：多通道电压源，支持仪器校准。

八、结论

AD5304/AD5314/AD5324 系列 DAC 作为高性价比的多通道数模转换解决方案，凭借 SPI/I²C 灵活接口、低功耗设计和多分辨率选择，能够满足从工业控制到消费电子的多样化需求。
在系统设计中，开发者需根据分辨率需求选择合适型号，并结合电路布局和微处理器接口优化，才能发挥其最佳性能。