12位DAC60516是一款低功耗、16通道、緩沖電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。該DAC60516包括一個(gè)2.5V、15ppm/°C的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，在大多數(shù)應(yīng)用中無需外部精密基準(zhǔn)電壓源。用戶可選擇的增益配置可用于提供2.5V或5V的滿量程輸出電壓。該DAC60516由單個(gè)電源供電。
*附件：dac60516.pdf

與DAC60516的通信通過支持SPI和I2C的串行接口執(zhí)行，以高達(dá)50MHz的時(shí)鐘速率運(yùn)行（在SPI寫入器件期間）。VIO引腳支持1.7V至5.5V的串行接口工作。DAC60516靈活的接口支持與各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)微處理器和微控制器一起運(yùn)行。

該DAC60516的特點(diǎn)是在–40°C至+125°C的溫度范圍內(nèi)工作，并采用小型WQFN封裝。

特性

• 性能：
  • INL：12位分辨率下最大±1LSB
  • 星期二：FSR 最大值的 ±0.15%
• 集成 2.5V 精密內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源
  • 初始精度：最大 ±2.5mV
  • 漂移：15ppm/°C（典型值）
• 高驅(qū)動能力：50mA，電源軌為0.5V
• 靈活的配置選項(xiàng)
  • 用戶可選增益：2 ×，1 ×
  • 重置為零刻度
  • 清除輸出功能
• 工作范圍廣：
  • 電源：2.7V 至 5.5V
  • 溫度范圍：–40°C 至 +125°C
• SPI 和 I2C 接口：1.7V 至 5.5V 工作電壓
  • SPI：4線接口
  • I2C：四個(gè)目標(biāo)地址
• 小包裝：
  • 4mm × 4mm，28 引腳 WQFN

參數(shù)

方框圖

一、產(chǎn)品概述

DAC60516 是德州儀器推出的 16 通道 12 位電壓輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC） ，核心優(yōu)勢為集成高精度基準(zhǔn)源、高驅(qū)動能力與靈活配置，適用于光模塊、直流互聯(lián)、模擬輸出模塊等場景。器件支持 2.7V-5.5V 單電源供電，工作溫度覆蓋 - 40°C 至 + 125°C 工業(yè)級范圍，采用 4mm×4mm 28 引腳 WQFN（RUY 封裝），兼具小型化與高集成度。

二、核心參數(shù)與性能

1. 關(guān)鍵性能指標(biāo)

2. 內(nèi)置基準(zhǔn)源特性

• 輸出電壓 ：2.5V（25°C 時(shí)典型值，精度 ±2.5mV）
• 溫度漂移 ：15ppm/°C（典型值）
• 輸出噪聲 ：0.1Hz-10Hz：10μVpp；10kHz：125nV/√Hz
• 負(fù)載能力 ：-4mA 至 10mA（源 / 灌電流），負(fù)載調(diào)整率 175μV/mA

三、硬件設(shè)計(jì)關(guān)鍵信息

1. 封裝與引腳功能

• 封裝類型 ：28 引腳 WQFN（RUY），尺寸 4mm×4mm，暴露熱焊盤需接地（熱阻 RθJA=39.7°C/W，RθJC=2.5°C/W）。
• 核心引腳分類 ：
  • 電源引腳 ：AVDD（模擬電源，2.7V-5.5V）、VIO（數(shù)字 I/O 電源，1.7V-AVDD）、GND（模擬 / 數(shù)字地，需單點(diǎn)連接）。
  • 模擬輸出 ：OUT0-OUT15（16 路電壓輸出，單端，范圍 0V 至 V_REF 或 2×V_REF）。
  • 基準(zhǔn)與控制 ：REF（基準(zhǔn) I/O，內(nèi)置基準(zhǔn)使能時(shí)為輸出，禁用時(shí)為外部基準(zhǔn)輸入）、RESET（低有效復(fù)位）、LDAC（低有效同步更新輸出）。
  • 通信接口 ：SCL/CS（I2C 時(shí)鐘 / SPI 片選）、SDA/SCLK（I2C 數(shù)據(jù) / SPI 時(shí)鐘）、A0/SDI（I2C 地址選擇 / SPI 數(shù)據(jù)輸入）、A1/SDO（I2C 地址選擇 / SPI 數(shù)據(jù)輸出）、FLEXIO（可配置為 GPIO 或 CLEAR 引腳）。

2. 電源與基準(zhǔn)設(shè)計(jì)

• 電源要求 ：
  • AVDD 需搭配 1μF-10μF 鉭電容 + 0.1μF 陶瓷去耦電容，就近布置在引腳旁；VIO 需接 0.1μF 陶瓷電容。
  • 電源序列無強(qiáng)制要求，但上電后需等待 10ms（內(nèi)部校準(zhǔn)與初始化）才能通信。
• 基準(zhǔn)配置 ：
  • 默認(rèn)啟用內(nèi)置 2.5V 基準(zhǔn)，REF 引腳需接 150nF 濾波電容；可通過 GEN_CONFIG 寄存器的 REF_PWDWN 位禁用，外接 1V-AVDD 范圍基準(zhǔn)（如 REF6025）。
  • 外部基準(zhǔn)輸入電流 85μA（V_REF=2.5V 時(shí)），輸入阻抗 25kΩ-30kΩ。

四、核心功能與配置

1. 輸出與同步控制

• 增益配置 ：支持 1× 或 2× 增益（通過 DAC_GAIN 寄存器），按 4 通道組（QUAD0-QUAD3）配置，全量程輸出范圍為 0V-2.5V（增益 1×）或 0V-5V（增益 2×）。
• 同步 / 異步更新 ：
  • 異步模式 （默認(rèn)）：寫入緩沖寄存器后立即更新輸出。
  • 同步模式 ：需通過 LDAC 引腳（低電平觸發(fā)）或 TRIGGER 寄存器（軟件觸發(fā)）同步更新指定通道（每 bit 對應(yīng) 2 個(gè)通道）。
• 清零功能 ：
  • 硬件：FLEXIO 引腳配置為 CLEAR 時(shí)，低電平觸發(fā)指定通道輸出清零碼（默認(rèn) 0V）。
  • 軟件：通過 CLEAR 寄存器單獨(dú)控制各通道清零，清零碼可通過 CLEAR_CODE 寄存器自定義（0-4095）。

2. 通信接口

• 雙接口支持 ：自動檢測 I2C 或 SPI 模式，上電后不可切換。
  • I2C 接口 ：支持標(biāo)準(zhǔn)模式（100kHz）、快速模式（400kHz）、快速 + 模式（1MHz），4 個(gè)可選從地址（由 A0/A1 引腳電平?jīng)Q定），支持廣播寫入與塊傳輸。
  • SPI 接口 ：4 線制（CS、SCLK、SDI、SDO），最高時(shí)鐘頻率 50MHz（寫操作），支持 24 位數(shù)據(jù)幀，SDO 輸出可配置為上升沿或下降沿更新（FSDO 位）。

3. 功率管理與診斷

• 通道斷電 ：通過 PWDWN 寄存器單獨(dú)禁用任意通道，斷電后輸出接地（下拉電阻），降低功耗（AVDD 電流典型值 1μA）。
• 故障檢測 ：
  • 短路檢測：DAC_STATUS 寄存器指示各通道是否短路（輸出短路至 GND 時(shí)對應(yīng)位置 1），全局狀態(tài)位 GDAC_SC_STS 匯總故障。
  • 復(fù)位標(biāo)志：RESET_FLAGS 寄存器記錄 AVDD 崩潰、RESET 引腳、VIO 掉電等復(fù)位事件。

五、寄存器與配置

1. 核心寄存器分類

2. 典型配置流程

1. 上電初始化 ：等待 10ms 后，通過 RESET 引腳或軟件復(fù)位（TRIGGER 寄存器）初始化。
2. 基準(zhǔn)配置 ：若使用內(nèi)置基準(zhǔn)，確保 GEN_CONFIG 寄存器 REF_PWDWN=0；若外接基準(zhǔn)，設(shè)置 REF_PWDWN=1 并接入外部基準(zhǔn)至 REF 引腳。
3. 增益與同步設(shè)置 ：通過 DAC_GAIN 配置通道組增益，SYNC_EN 設(shè)置同步模式（如需同步更新，LDAC 引腳需低電平觸發(fā)）。
4. 寫入數(shù)據(jù) ：通過 SPI/I2C 寫入 OUTx_BUFFER_CODE 寄存器，異步模式下立即輸出，同步模式需觸發(fā) LDAC。

四、應(yīng)用設(shè)計(jì)與布局

1. 典型應(yīng)用場景

• 可編程電流源 ：搭配運(yùn)放與晶體管，實(shí)現(xiàn) 0A-10A 高電流輸出（如圖 8-2），適用于激光偏置、半導(dǎo)體測試。
• 雙極性輸出 ：通過外部運(yùn)放與電阻網(wǎng)絡(luò)（如圖 8-1），將單極性 0V-5V 轉(zhuǎn)換為 ±10V 雙極性輸出，適用于工業(yè)控制。
• 多通道模擬輸出模塊 ：16 通道并行輸出，支持同步更新，適用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）、自動化設(shè)備。

2. PCB 布局準(zhǔn)則

• 分區(qū)設(shè)計(jì) ：模擬區(qū)（OUTx、REF、AVDD）與數(shù)字區(qū)（通信引腳、VIO）分離，避免交叉干擾；地平面需獨(dú)立，僅在器件下方單點(diǎn)連接。
• 布線要求 ：
  • 模擬輸出線（OUTx）需短且粗，遠(yuǎn)離數(shù)字時(shí)鐘線（SCLK、SCL），避免平行布線。
  • 基準(zhǔn)線（REF）需屏蔽，長度不超過 5cm，濾波電容（150nF）緊靠 REF 引腳。
  • 電源布線：AVDD 與 VIO 獨(dú)立走線，寬度≥0.5mm，去耦電容（0.1μF+10μF）就近布置。
• 熱焊盤處理 ：暴露熱焊盤需通過過孔連接至地平面，確保散熱（推薦焊接面積≥2mm×2mm）。

五、訂購信息

所有型號均采用 NIPDAU 引腳鍍層，符合無鉛焊接標(biāo)準(zhǔn)，工作溫度 - 40°C 至 + 125°C。