在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是連接數(shù)字世界與模擬世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們要詳細(xì)探討德州儀器（TI）的一款高性能DAC——DAC088S085。這款八通道、8位的電壓輸出DAC，憑借其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，在眾多設(shè)備中發(fā)揮著重要作用。

文件下載：dac088s085.pdf

特性亮點(diǎn)

確保單調(diào)性與低功耗

DAC088S085具備確保單調(diào)性的特性，這意味著其輸出不會(huì)隨著輸入代碼的增加而減少，保證了轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性。同時(shí)，它的低功耗設(shè)計(jì)堪稱一絕，在3V供電時(shí)僅消耗1.95mW，5V供電時(shí)為4.85mW。在所有DAC通道斷電的情況下，功耗更是能降低至3V時(shí)小于0.3μW，5V時(shí)小于1μW。這種低功耗特性使得它在電池供電設(shè)備中表現(xiàn)出色，能有效延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

軌到軌輸出與寬電源范圍

軌到軌電壓輸出功能讓DAC088S085的輸出電壓范圍能夠接近電源電壓，提供了更廣泛的動(dòng)態(tài)范圍。其電源范圍為2.7V至5.5V，可適應(yīng)不同的電源環(huán)境，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。

菊花鏈功能與同步輸出更新

菊花鏈功能允許使用單個(gè)串行接口同時(shí)更新任意數(shù)量的DAC088S085設(shè)備，大大簡(jiǎn)化了多設(shè)備連接的復(fù)雜性。同時(shí)，它支持同時(shí)輸出更新，可確保多個(gè)通道的輸出同步變化，滿足一些對(duì)同步性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

獨(dú)立通道斷電與寬工作溫度范圍

每個(gè)DAC通道都具備獨(dú)立的斷電功能，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求選擇關(guān)閉部分通道，進(jìn)一步降低功耗。此外，它的工作溫度范圍為 -40°C至125°C，能夠適應(yīng)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，保證設(shè)備在不同溫度條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)用領(lǐng)域

電池供電儀器

由于其低功耗和小封裝的特點(diǎn)，DAC088S085非常適合用于電池供電的儀器設(shè)備，如便攜式醫(yī)療設(shè)備、手持測(cè)試儀器等。在這些設(shè)備中，它能夠在有限的電池電量下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，為設(shè)備提供精確的模擬輸出。

數(shù)字增益和偏移調(diào)整

在一些需要精確調(diào)整增益和偏移的電路中，DAC088S085可以通過數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)對(duì)增益和偏移的調(diào)整，提高了調(diào)整的精度和靈活性。

可編程電壓和電流源

它可以作為可編程電壓和電流源，為電路提供可變的電壓和電流輸出。在一些需要根據(jù)不同工況調(diào)整電源輸出的應(yīng)用中，DAC088S085能夠發(fā)揮重要作用。

可編程衰減器

通過SPI接口，DAC088S085可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字衰減，實(shí)現(xiàn)從0dB（滿量程）到0V的任意衰減級(jí)別，且不會(huì)給信號(hào)添加額外的噪聲，在信號(hào)處理領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

詳細(xì)解析

架構(gòu)與功能

DAC088S085采用CMOS工藝制造，其架構(gòu)由開關(guān)和電阻串組成，后面跟隨一個(gè)輸出緩沖器。它使用雙外部參考電壓VREF1和VREF2，分別為通道A - D和通道E - H提供參考。參考引腳未緩沖，輸入阻抗為30kΩ，建議使用低輸出阻抗的電壓源驅(qū)動(dòng)。

輸出放大器

輸出放大器為軌到軌類型，能夠驅(qū)動(dòng)2kΩ與1500pF并聯(lián)到地或VA的負(fù)載。當(dāng)參考電壓小于VA時(shí)，僅在最低代碼處會(huì)出現(xiàn)線性度損失。

參考電壓

參考電壓范圍為0.5V至VA，為輸出提供了最大的動(dòng)態(tài)范圍。TI建議使用低噪聲、穩(wěn)定的電壓源作為參考，以確保DAC的性能。

功能模式

• 上電復(fù)位：上電時(shí)，DAC寄存器會(huì)被清零，輸出電壓設(shè)置為0V，直到進(jìn)行有效的寫入操作。
• 斷電模式：有三種斷電模式可供選擇，可實(shí)現(xiàn)不同的輸出端接方式，如高輸出阻抗、100kΩ接地和2.5kΩ接地。所有通道斷電時(shí)，電源電流可降至3V時(shí)0.1μA，5V時(shí)0.2μA。

編程與接口

• 串行接口：采用三線接口，兼容SPI、QSPI、MICROWIRE和大多數(shù)DSP，時(shí)鐘速率最高可達(dá)40MHz。一個(gè)有效的串行幀包含16個(gè)SCLK下降沿，寫入操作通過SYNC信號(hào)控制。
• 菊花鏈操作：允許使用單個(gè)串行接口與任意數(shù)量的DAC088S085進(jìn)行通信，只要輸入正確數(shù)量的數(shù)據(jù)位，SYNC的上升沿就能正確更新系統(tǒng)中的所有DAC。
• 串行輸入寄存器：有寫寄存器模式（WRM）和寫直通模式（WTM）兩種操作模式，以及三種特殊命令操作。通過控制寄存器的前四位DB15 - DB12可以選擇不同的模式。

設(shè)計(jì)建議

電源供應(yīng)

為了保證DAC088S085的性能，需要為參考輸入VREF1和VREF2提供無(wú)噪聲的電源電壓。可以將電源引腳VA和VREF1、VREF2連接在一起，共享相同的電源電壓。推薦使用一些高精度、穩(wěn)定的參考源，如LM4132、LM4050等，也可以選擇一些低噪聲的穩(wěn)壓器，如LP3985、LP2980。

布局設(shè)計(jì)

在PCB布局時(shí)，應(yīng)將模擬和數(shù)字區(qū)域分開，定義模擬和數(shù)字電源平面，并確保它們位于同一板層。優(yōu)先使用單個(gè)接地平面，若需要使用單獨(dú)的接地平面，應(yīng)在靠近DAC088S085的地方連接。同時(shí)，要避免模擬和數(shù)字信號(hào)交叉，防止噪聲干擾。在電源引腳處應(yīng)使用至少1μF和0.1μF的電容進(jìn)行旁路，以減少電源噪聲。

總結(jié)

DAC088S085以其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和出色的性能，成為了電子工程師在設(shè)計(jì)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路時(shí)的理想選擇。無(wú)論是在電池供電設(shè)備、工業(yè)控制還是信號(hào)處理等領(lǐng)域，它都能發(fā)揮重要作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇電源、布局PCB，以充分發(fā)揮DAC088S085的優(yōu)勢(shì)。大家在使用過程中有沒有遇到什么特別的問題或者有獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。