在工业协作机器人、人形机器人和自动化装备中,DAC常用于产生转矩、速度或位置参考信号。一台四轴SCARA机器人需要至少4路独立可调的模拟电压通道,而一台双臂协作机器人或双足人形机器人,需要的通道数可轻松突破8路。多路模拟电压输出的密度、精度和一致性,直接决定了机器人运动轨迹的平滑度与重复定位精度。传统方案中,工程师往往使用多个单通道DAC拼凑,不仅占用大量PCB面积,还需要复杂的SPI片选逻辑和多路基准源布局,给小型化机器人关节驱动模块的设计带来了不小的挑战。
芯动神州方案:4通道与8通道的梯度覆盖
针对这一需求,芯动神州uDAC4x12(4通道)与uDAC8x12(8通道)两款精密电压输出DAC,形成"4/8通道梯度"的产品矩阵,全面覆盖从简易机械臂到复杂多轴机器人平台的多通道模拟电压驱动需求。两款芯片均内置轨到轨输出缓冲放大器,可直接驱动伺服驱动器模拟输入及一般工业控制负载。

关键设计:同步更新与低功耗休眠
在机器人关节控制中,有两个设计细节至关重要。其一是多通道同步更新。机器人在执行末端轨迹插补时,多个关节电机需要在同一时刻完成转矩/位置指令更新,各通道之间的时间偏差直接转化为多轴联动误差。其二是按需休眠。机器人关节并非时刻全负荷运转——例如码垛机器人在等待工件到达时,部分关节可进入待机状态。uDAC4x12的关断模式下功耗仅200nA(5V),uDAC8x12支持8通道独立休眠,全休眠模式下仅约10µA。这意味着机器人关节模块可以在运动间歇瞬间进入超低功耗模式,有效延长电池供电机器人的工作时间。
典型部署场景
SCARA/四轴桌面机器人:uDAC4x12 4通道直驱四个关节的伺服转矩参考端,单颗芯片完成全部模拟输出,MSOP-10封装节省PCB面积。
六/八轴协作机器人:uDAC8x12以8通道覆盖6个旋转轴+2个末端执行器通道,双VREF设计允许A~D通道和E~H通道使用不同电压量程。
双足/四足仿生机器人:uDAC8x12的菊花链模式支持单片SPI总线级联多颗芯片,以极简的4线接口控制16/24/32路DAC通道,适合仿生机器人多自由度关节密集排布。

不只是替代,更是供应链自主可控
uDAC4x12与AD5324对标,uDAC8x12与DAC128S085实现Pin-to-Pin兼容,设计师可在不改动PCB布局的情况下完成迁移。相比进口芯片面临的交货周期波动与价格不确定性,芯动神州依托本土晶圆制造与封装供应链,将标准交期控制在2至4周,并配备本土FAE团队提供从选型到量产的全周期技术支持,为机器人厂商在大规模量产阶段的芯片供应提供确定性的保障。
结语
从四轴SCARA到双臂协作,从工业产线到仿生行走,机器人运动控制的每一次升级都对多路模拟电压输出的密度和精度提出更高要求。芯动神州uDAC4x12与uDAC8x12以4/8通道梯度布局、微功耗设计和小型封装,为机器人多轴伺服控制提供了一组灵活、可靠、可规模化部署的国产DAC方案。让每一路电压指令都精准抵达,让每一个关节运动都平稳自如——芯动神州,以中国芯,驱动智造未来。

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