1.高分辨率DA
 为了将单片机计算所得的控制数字量转化为对应的模拟电压,从而对OCXO晶振的输出频率进行校准,需要使用DA转换器。而在一定范围内振荡频率与控制电压之间呈线性关系,因此数模转换的精度直接影响振荡频率的控制精度。
  对OCXO石英晶体振荡器的10MHz±2.5Hz频段的频率控制而言,控制电压变化范围为0~10V,为了达到设计要求10的输出频率精度并留有一个量级的设计余量,控制电的分辨率要达到：

  而实际上数模转换的分辨率是由D/A转换器的输出电压范围和位数决定的,在输出电压为0~5V,D/A转换器位数为n的情况下,其分辨率可以表示为：

  通过比较上面两个式子可知,n至少应取19,而在系统中要求DA经过调理后的输出最大达到10V,因此这时n至少取20。
  在满足系统对控制电压的分辨率要求并且转换速度要求并不高的情况下,通过对几种D/A转换器的性价比的比较,本文选择美国德州仪器公司(T〕生产的一款高性能数模转换器DAC122020。它在一定温度范围内,能实现20位或16位线性转换的低功耗串行数模转换器。原理上利用Σ-Δ技术实现其线性特性,可通过软件配置两种模式:20位输入时,建立时间可在15ms内达到0003%;16位输入时。
  建立时间最大可在2ms内达到0.012%。OCXO有源晶振输出电压最大为外部参考电压的2倍, 片上自校准电路可动态减少失调和增益误差,最大输出线性误差仅为±0.0015% DAC1220有以下结构特点:采用同步串行SPI接口,只需2根信号线控制即可; 采用单电源供电(+3V或+5V),CMos结构保证其低功耗特性,恒温石英晶振具有低噪声、线性误差小、温漂小等特点;采用SSOP-16的封装,内部电路包括二阶Σ-Δ调制器、一阶开关电容滤波器、二阶连续时间滤波器以及微控制器、串行接口和时钟发生器等。这些结构保证了系统具有良好的低噪声性能和电源抑制比。一般用于工业控制或高精度检测、测量系统。
  10V,为了达到设计要求10的输出频率精度并留有一个量级的设计余量,控制电的分辨率要达到：

  而实际上数模转换的分辨率是由D/A转换器的输出电压范围和位数决定的,在输出电压为0~5V,D/A转换器位数为n的情况下,其分辨率可以表示为：

  通过比较上面两个式子可知,n至少应取19,而在系统中要求DA经过调理后的输出最大达到10V,因此这时n至少取20。
  在满足系统对控制电压的分辨率要求并且转换速度要求并不高的情况下,通过对几种D/A转换器的性价比的比较,本文选择美国德州仪器公司(T〕生产的一款高性能数模转换器DAC122020。它在一定温度范围内,能实现20位或16位线性转换的低功耗串行数模转换器。原理上利用Σ-Δ技术实现其线性特性,可通过软件配置两种模式:20位输入时,建立时间可在15ms内达到0.003%;16位输入时。
  建立时间最大可在2ms内达到0.012%。其输出电压最大为外部参考电压的2倍, 片上自校准电路可动态减少失调和增益误差,最大输出线性误差仅为±0.0015% DAC1220有以下结构特点:采用同步串行SPI接口,只需2根信号线控制即可; 采用单电源供电(+3V或+5V),CMos结构保证其低功耗特性,具有低噪声、线性误差小、温漂小等特点;采用SSOP-16的封装,内部电路包括二阶Σ-Δ调制器、一阶开关电容滤波器、二阶连续时间滤波器以及微控制器、串行接口和时钟发生器等。这些结构保证了系统具有良好的低噪声性能和电源抑制比。一般用于工业控制或高精度检测、测量系统。
  对DAC1220的控制,主要是对片内各个寄存器的读写操作,使用起来非常的方便,表32为芯片内部寄存器的定义。

  (1)指令寄存器(INSR):每次串行通信都必须以向指令寄存器中写指令开始它决定了要访问DAC1220中的哪个寄存器,访问多少个字节,是读还是写。
  (2)命令寄存器(CMR):由2个字节组成,它决定了DAC1220的工作方式和状态,如转换位数和数据输入寄存器清零等。
  (3)数据输入寄存器DIR):由3个字节组成,分别为数据高、中、低字节。
  在正常模式下,该寄存器的数据值决定了输出电压值的大小;在睡眠模式下,写DIR操作对DAC输出电压值没有影响,但写入的值会保存在DR中,待DAC新进入正常模式后,DIR中的保存值起作用。DACl220复位后,DIR中的值会被清空。
  (4)校准寄存器:包括失调校准寄存器(OCR)和满量程校准寄存器(FCR)OCR为24位,在DAC进行转换之前,OCR值将作为补偿误差值增加到DIR中。FCR为24位,保存满量程增益因子常量,在DAC进行转换之前,FCR值将作为增益系数与DIR值相乘。同样,在DAC处于睡眠模式下时,对OCR和FCR的写操无效,但写入的值会被保存,DAC重新进入正常模式后才起作用。DAC220复位后,OCR会被清零,FCR会被写入固定值0x80000。
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