在電子設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是連接數(shù)字世界和模擬世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們要深入探討的是德州儀器（TI）的一款優(yōu)秀產(chǎn)品——DAC7822，一款雙路、12位、并行輸入、乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

文件下載：dac7822.pdf

產(chǎn)品概述

DAC7822是一款采用CMOS工藝的雙路12位電流輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它的工作電源電壓范圍為2.5V至5.5V，這使得它非常適合電池供電等多種應(yīng)用場景。該器件具有快速的并行接口，寫周期僅需17ns，更新速率可達20.4MSPS，乘法帶寬為10MHz，還具備±15V的參考輸入，工作溫度范圍為 -40°C至 +125°C，采用40引腳QFN封裝。

產(chǎn)品特性亮點

高精度與穩(wěn)定性

• 線性度出色：積分非線性（INL）為±1LSB，差分非線性（DNL）也為±1LSB，能夠提供高精度的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
• 低溫漂特性：滿量程溫度系數(shù)（Full-scale tempco）僅為±5 ppm/°C，確保在不同溫度環(huán)境下性能穩(wěn)定。

高速與高性能

• 快速接口與高更新率：17ns的寫周期和20.4MSPS的更新速率，能夠滿足高速數(shù)據(jù)處理的需求。
• 寬帶寬乘法能力：10MHz的乘法帶寬，可實現(xiàn)高效的信號處理。

靈活的配置與功能

• 四象限乘法特性：支持四象限乘法，可實現(xiàn)多種復(fù)雜的信號處理和控制功能。
• 上電復(fù)位與掉電檢測：具備上電復(fù)位和掉電檢測功能，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
• 數(shù)據(jù)回讀功能：用戶可以通過DB引腳讀取DAC寄存器的內(nèi)容，方便調(diào)試和監(jiān)控。

兼容性與易用性

• 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳配置：引腳與AD5405兼容，方便進行升級和替換。
• 低功耗設(shè)計：正常工作電流低至5μA，適合低功耗應(yīng)用。

技術(shù)參數(shù)詳解

絕對最大額定值

在使用DAC7822時，需要注意其絕對最大額定值，以避免對器件造成永久性損壞。例如，電源電壓（Vop to GND）范圍為 -0.3V至 +7.0V，數(shù)字輸入電壓（Digital input voltage to GND）范圍為 -0.3V至VDD + 0.3V等。

電氣特性

• 靜態(tài)性能：分辨率為12位，相對精度為±1LSB，輸出泄漏電流在不同溫度下有明確的指標(biāo)。
• 參考輸入：參考電壓范圍為 -15V至 +15V，輸入電阻等參數(shù)也有詳細規(guī)定。
• 邏輯輸入與輸出：輸入低電壓（VIL）和輸入高電壓（VIH）在不同電源電壓下有不同的值，輸入泄漏電流和輸入電容也有相應(yīng)的指標(biāo)。
• 電源要求：電源電壓范圍為2.5V至5.5V，正常工作電流在不同條件下有所不同。

時序要求

在進行電路設(shè)計時，需要嚴格遵循DAC7822的時序要求。例如，R/W到CS的建立時間（t1）和保持時間（t2）均為0ns，CS低時間（寫周期）為10ns等。

引腳功能說明

DAC7822的引腳功能豐富多樣，每個引腳都有其特定的作用。例如，RxA、R2sA、RgA等引腳為DAC A的四象限電阻引腳，可實現(xiàn)多種配置模式；VREFA和VREFB為DAC參考電壓輸入端子；LDAC引腳用于控制DAC輸出的更新等。

典型特性分析

文檔中給出了大量的典型特性曲線，包括線性誤差與數(shù)字輸入代碼的關(guān)系、差分線性誤差與數(shù)字輸入代碼的關(guān)系、電源電流與邏輯輸入電壓的關(guān)系等。這些曲線可以幫助工程師更好地了解DAC7822在不同條件下的性能表現(xiàn)，從而進行合理的電路設(shè)計。

工作原理剖析

DAC7822采用R - 2R梯形結(jié)構(gòu)，其中三個最高有效位（MSB）進行了分段處理。每個2R支路可以切換到Iout1或Iout2端子，通過外部I/V轉(zhuǎn)換器運算放大器將Iout1端子保持在虛擬地電位。外部參考輸入VREF決定了DAC的滿量程電流，R - 2R梯形網(wǎng)絡(luò)對外部參考呈現(xiàn)與代碼無關(guān)的負載阻抗，為10kΩ±20%。通過使用外部I/V轉(zhuǎn)換器和DAC7822的RFB和R1電阻，可以實現(xiàn) - VREF到 + VREF的輸出電壓范圍。

應(yīng)用信息與設(shè)計建議

穩(wěn)定性電路設(shè)計

在進行電流 - 電壓轉(zhuǎn)換設(shè)計時，DAC7822的電流輸出（Iout）與運算放大器反相節(jié)點的連接應(yīng)盡可能短，并遵循正確的印刷電路板（PCB）布局設(shè)計原則。為了保證電路的穩(wěn)定性，可以添加一個補償電容C1（典型值為1pF至5pF）。

放大器選擇

選擇合適的運算放大器對于乘法型DAC（MDAC）的性能至關(guān)重要。文檔中給出了不同類型應(yīng)用的運算放大器推薦，包括低功耗、快速建立和高速應(yīng)用等。例如，對于低功耗應(yīng)用，可以選擇OPA703、OPA735等；對于快速建立應(yīng)用，可以選擇OPA350、OPA727等。

輸出電路設(shè)計

• 正電壓輸出電路：為了產(chǎn)生正電壓輸出，可以將負參考輸入到DAC7822，避免使用反相放大器帶來的電阻公差誤差。
• 雙極性輸出電路：通過添加外部運算放大器U2作為求和放大器，并使用2.5V的參考電壓偏移來偏置U2，可以實現(xiàn)四象限乘法電路和雙極性輸出。

并行接口操作

數(shù)據(jù)以12位并行字的形式加載到DAC7822。通過CS和R/W信號控制雙向總線，可以將數(shù)據(jù)寫入或從DAC寄存器中讀取。寫入操作時，CS和R/W置低，數(shù)據(jù)加載到輸入寄存器，CS的上升沿將數(shù)據(jù)鎖存到DAC寄存器；讀取操作時，R/W置高，CS置低，數(shù)據(jù)從DAC寄存器加載到輸入寄存器并輸出到數(shù)據(jù)線上。

總結(jié)

DAC7822是一款功能強大、性能優(yōu)異的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有高精度、高速、靈活配置等諸多優(yōu)點。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求，合理選擇外部元件，遵循正確的設(shè)計原則，以充分發(fā)揮DAC7822的性能優(yōu)勢。希望本文對大家在使用DAC7822進行電路設(shè)計時有所幫助。你在使用DAC7822的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。