目标：使用智能 DAC 偏置具有高侧电流源的 LED。

本设计采用四通道缓冲电压或电流输出智能 DAC（比如 DAC43204、DAC53204 或 DAC63204 (DACx3204)）来偏置发光二极管 (LED)。在仅需数毫安电流的 LED 偏置应用中，智能 DAC 可配置为电压输出模式，并与双极结型晶体管 (BJT) 连接形成强制感测配置，如电路原理图中 DACx3204 的通道 1 所示。DAC 设置 PNP 型 BJTx（比如 2N2905）的集电极电流，并通过改变基极电压来控制流过 LED 的电流量。LED 连接在 BJT 集电极和接地端之间。DAC 可用于电流输出模式，使用高达 250µA 的电流直接驱动 LED，适合低电流 LED 偏置应用，如电路原理图中 DACx3204 的通道 0 所示。使用 BJT 配置时，DACx3204 的反馈引脚 (V_FB) 可补偿基极-发射极电压 (V_BE) 压降和 BJT 漂移。DACx3204 具有通用输入输出 (GPIO) 引脚，可在两个电流值之间切换 LED，或开关 LED。可使用智能 DAC 的非易失性存储器 (NVM) 保存所有寄存器设置，这意味着可在无处理器时使用器件，即使在下电上电后也是如此。该电路可用于条形码扫描仪、条形码读取器、点钞机、POS 打印机、光学模块和电器照明等应用。

1. DACx3204 带自动检测型 I2C、PMBus™ 或 SPI 的 12 位、10 位和 8 位四路电压和电流输出智能 DAC 数据表建议：将 100nF 去耦电容器用于 VDD 引脚，将 1.5µF 或更高的旁路电容器用于 CAP 引脚。CAP 引脚连接到内部低压降稳压器 (LDO)。将这些电容器靠近器件引脚放置。
2. 未使用外部基准时，数据表建议将 VREF 引脚经上拉电阻器连接到 VDD。
3. 此示例电路显示了控制 LED 电流的两种方法。可通过 R_SET 电阻器并改变 DACx3204 输出的外部 PNP 型 BJT 的基极电压来设置电流，或者使用 DACx3204 的电流输出模式来设置 LED 电流。
   1. 如需通过外部 BJT 调节 LED 电流，请选择 R_SET 电阻器并改变 DAC 输出的基极电压。R_SET 的计算公式为：
      $R_{SET}=\frac{V_{SET}}{I_{LED}}$
      如果所选 V_SET 电压范围为 0V 至 1V，且所需 LED 电流范围为 0mA 到 20mA，则 R_SET 的计算公式为：
      $R_{SET}=\frac{1 V}{20 m\mathrm{A)}} = 50 \Omega$

      10 位 DAC53204 的 DAC 代码的计算公式为：

      $Code=\frac{V_{DAC}}{V_{REF}}\times 1024$
      V_DAC 的计算公式为：
      $V_{DAC}=VDD-V_{SET}$

      如果以 5V VDD 为基准，则高低 DAC 代码分别为：

      $Code=\frac{5 V-0}{5 V}\times 1024=1024 d$
      $Code=\frac{5 V-1V}{5 V}\times 1024=819.2 d$
      向下舍入后为 1023d 和 819d，得到的高低值分别为 4.995V 和 3.999V。这种配置可补偿温度、集电极电流和 BJT 老化导致的 V_BE 压降。与 MOSFET 的典型栅源电压 (V_GS) 压降相比，BJT 的 V_BE 压降更小。

   2. DAC 可用于电流输出模式，使用高达 250µA 的电流直接驱动 LED。如果所选范围为 ±250µA，则 DAC 代码的计算公式为：
      $Code=\frac{(I_{DAC}-I_{MIN})\times 256}{I_{MAX}-I_{MIN}}$
      高低 DAC53204 代码分别为：
      $Code=\frac{(0 \mathrm{\mu }\mathrm{A}+250 \mathrm{\mu }\mathrm{A})\times 256}{250 \mathrm{\mu }\mathrm{A}+250 \mathrm{\mu }\mathrm{A}}=128 d$
      $Code=\frac{(-250 \mathrm{\mu }\mathrm{A}+250 \mathrm{\mu }\mathrm{A})\times 256}{250 \mathrm{\mu }\mathrm{A}+250 \mathrm{\mu }\mathrm{A}}=0 d$
4. 如果高低 DAC 代码分别存储在 MARGIN-HIGH 和 MARGIN-LOW DAC 寄存器中，则可对这两个值之间的压摆率进行编程。转换时间由 DAC-X-FUNC-CONFIG 寄存器中 SLEW-RATE 和 CODE-STEP 字段的设置值确定。转换时间的计算公式为：
   $SleW Time=\frac{(MARGIN\_HIGH\_CODE - MARGIN\_LOW\_CODE+1)}{CODE\_STEP}\times SLEW\_RATE$
   如果 CODE-STEP 设置为 1LSB，SLEW-RATE 设置为 4µs/步进，则电压配置的转换时间为：
   $SleW Time=\frac{(1023-819+1)}{1}\times 4 \mathrm{\mu }\mathrm{s}=0.82\mathrm{ }\mathrm{m}\mathrm{s}$
   电流输出配置的转换时间为：
   $SleW Time=\frac{(128-0+1)}{1}\times 4 \mathrm{\mu }\mathrm{s}=0.516\mathrm{ }\mathrm{m}\mathrm{s}$
5. DACx3204 的 GPIO 引脚可用于根据 DAC-X-FUNC-CONFIG 寄存器中设置的转换时间设置在裕量高和裕量低输出值之间切换。GPI 上的高电平会触发输出转换为高裕量值。GPI 上的低电平会触发输出转换为低裕量值。寄存器设置部分介绍了启用 GPIO 来实现该功能的寄存器设置。

6. 根据寄存器设置部分所述的初始寄存器设置，可使用 I²C 或 SPI 对 DACx3204 进行编程。可将初始寄存器设置保存至 NVM，方法是将 1 写入 COMMON-TRIGGER 寄存器的 NVM-PROG 字段。对 NVM 进行编程后，器件将在重置或下电上电之后加载具有 NVM 所存储值的所有寄存器。

该原理图用于如下 DAC53204 仿真。

该仿真展示了 DAC 从裕量高到裕量低代码转换时的 LED 电流。

该仿真显示了 LED 电流与 DAC 输出电压间的关系。为使典型 PNP 型 BJT 导通，基极电压需比发射极电压低 0.7V。在该电路中，基极电压超过 900mV 时，所选 2N2905 晶体管开始导通。

电压输出配置的伪代码示例

1：  //SYNTAX: WRITE <REGISTER NAME (Hex code)>, <MSB DATA>, <LSB DATA>  
2:  //Configure GPI for margin high/low trigger
3:  WRITE GPIO-CONFIG(0x24), 0x00, 0x35 
4:  //With 16-bit left alignment 0x3FF becomes 0xFFC0
5:  WRITE DAC-0-MARGIN-HIGH(0x01), 0xFF, 0xC0
6:  //With 16-bit left alignment 0x333 becomes 0xCCC0
7:  WRITE DAC-0-MARGIN-LOW(0x02), 0xCC, 0xC0
8:  //Set the CODE-SETP to 1 LSB and SLEW-RATE to 4 µs/step
9:  WRITE DAC-0-FUNC-CONFIG(0x06), 0x00, 0x01
10: //Power-up voltage output on channel 0, internal reference disabled
11: WRITE GENERAL_CONFIG(0x1F), 0x0F, 0xF9 
12: //Save settings to NVM
13: WRITE COMMON-TRIGGER(0x20), 0x00, 0x02 

电流输出配置的伪代码示例

1：  //SYNTAX: WRITE <REGISTER NAME (Hex code)>, <MSB DATA>, <LSB DATA>  
2:  //Configure GPI for deep-sleep trigger and enable deep-sleep function
3:  WRITE GPIO-CONFIG(0x24), 0x00, 0x35 
4:  //With 16-bit left alignment 0x80 becomes 0x8000
5:  WRITE DAC-0-MARGIN-HIGH(0x01), 0x80, 0x00
6:  //Write DAC0 margin low code
7:  WRITE DAC-0-MARGIN-LOW(0x02), 0x00, 0x00
8:  //Set the CODE-SETP to 1 LSB and SLEW-RATE to 4 µs/step
9:  WRITE DAC-0-FUNC-CONFIG(0x06), 0x00, 0x01
10: //Power-up current output on channel 0, internal reference disabled
11: WRITE GENERAL_CONFIG(0x1F), 0x0F, 0xFE 
12: //Save settings to NVM
13: WRITE COMMON-TRIGGER(0x20), 0x00, 0x02