在電子設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）的性能直接影響著系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。今天，我們就來深入探討一款備受關(guān)注的產(chǎn)品——DAC102S085，這是一款10位微功耗雙數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有諸多出色的特性，適用于多種應(yīng)用場景。

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一、產(chǎn)品概述

DAC102S085是一款功能齊全、通用的雙10位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它可以在2.7V至5.5V的單電源下工作，功耗極低，在3V時僅消耗0.6mW，在5V時消耗1.6mW。該產(chǎn)品采用10引腳WSON和VSSOP封裝，其中10引腳WSON封裝使其成為同類產(chǎn)品中最小的雙DAC。

二、關(guān)鍵特性

2.1 性能卓越

• 單調(diào)性保證：確保輸出電壓隨輸入數(shù)字代碼單調(diào)變化，避免了在某些應(yīng)用中可能出現(xiàn)的異常波動。
• 軌到軌輸出：片上輸出放大器支持軌到軌輸出擺幅，能夠充分利用電源電壓范圍，提供更寬的輸出動態(tài)范圍。
• 高速串行接口：三線串行接口在整個電源電壓范圍內(nèi)可支持高達40MHz的時鐘速率，相比競品在2.7V至3.6V電源電壓范圍內(nèi)25MHz的時鐘速率限制，具有明顯優(yōu)勢。而且該接口兼容標(biāo)準(zhǔn)SPI?、QSPI、MICROWIRE和DSP接口，方便與各種微處理器和數(shù)字信號處理器連接。

2.2 功能豐富

• 同時輸出更新：可以同時更新兩個通道的輸出，適用于需要同步輸出的應(yīng)用場景。
• 寬電源范圍：2.7V至5.5V的寬電源電壓范圍，增加了產(chǎn)品的適用性和靈活性。
• 多種功耗模式：具有電源關(guān)閉模式，在電源關(guān)閉模式下，功耗可降低至微瓦級別，有助于延長電池供電設(shè)備的續(xù)航時間。

2.3 高精度指標(biāo)

• 分辨率：10位分辨率能夠提供較為精細的模擬輸出。
• 積分非線性（INL）：最大±2 LSB，保證了輸出的線性度。
• 微分非線性（DNL）：最大+0.35或 -0.25 LSB，確保每個代碼步長的準(zhǔn)確性。
• 建立時間：最大6μs，能夠快速響應(yīng)輸入代碼的變化。

三、引腳配置與功能

DAC102S085的引腳配置清晰，每個引腳都有明確的功能。例如，VA為電源輸入引腳，必須與地進行去耦；VREFIN為模擬輸入引腳，是所有通道共享的無緩沖參考電壓，同樣需要與地去耦。DIN為串行數(shù)據(jù)輸入引腳，數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿被時鐘輸入到16位移位寄存器中。SYNC為數(shù)據(jù)輸入的幀同步輸入引腳，用于控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始和結(jié)束。

四、工作原理

4.1 DAC部分

DAC102S085采用CMOS工藝制造，其架構(gòu)由開關(guān)和電阻串組成，后面跟隨一個輸出緩沖器。參考電壓通過VREFIN外部施加，并由兩個DAC共享。輸入編碼為直二進制，理想輸出電壓可通過公式 $V{OUTA,B }=V{REFIN } \times(D / 1024)$ 計算，其中D是加載到DAC寄存器的二進制代碼的十進制等效值。

4.2 輸出放大器

輸出放大器為軌到軌放大器，當(dāng)參考電壓為VA時，輸出電壓范圍為0V至VA。不過，所有放大器在輸出接近電源軌時都會出現(xiàn)線性度損失，因此線性度通常在小于DAC全輸出范圍的區(qū)間內(nèi)進行指定。

4.3 電源復(fù)位

上電復(fù)位電路確保DAC輸出在上電時為0V，并保持該狀態(tài)直到有有效的寫入操作。

五、功能模式

5.1 電源關(guān)閉模式

DAC102S085具有四種電源關(guān)閉模式，其中兩種模式相同。在電源關(guān)閉模式下，3V時電源電流降至20μA，5V時降至30μA。通過設(shè)置OP1和OP0為11可進入電源關(guān)閉模式，同時可通過設(shè)置A1和A0選擇不同的輸出終端方式，如三態(tài)（高阻抗?fàn)顟B(tài)）或通過2.5kΩ或100kΩ接地。

5.2 編程模式

• 串行接口：三線接口兼容SPI?、QSPI和MICROWIRE以及大多數(shù)DSP，時鐘速率高達40MHz。寫入序列從SYNC線拉低開始，數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿被時鐘輸入到16位串行輸入寄存器中。
• 輸入移位寄存器：輸入移位寄存器有16位，第一位必須設(shè)置為0，第二位為地址位，用于確定寄存器數(shù)據(jù)是針對DAC A還是DAC B。后面兩位用于確定操作模式，最后12位為數(shù)據(jù)位。

六、應(yīng)用案例

6.1 電池供電儀器

由于其低功耗特性，DAC102S085非常適合用于電池供電的儀器，能夠有效延長電池續(xù)航時間。

6.2 數(shù)字增益和偏移調(diào)整

可用于調(diào)整系統(tǒng)的增益和偏移，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

6.3 可編程電壓和電流源

為系統(tǒng)提供可編程的電壓和電流輸出，滿足不同的應(yīng)用需求。

6.4 驅(qū)動ADC參考

在驅(qū)動ADC參考的應(yīng)用中，DAC102S085可以為傳感器提供可調(diào)的電源電壓，優(yōu)化傳感器輸出，同時為ADC提供參考電壓，實現(xiàn)比例式設(shè)計，減少電源波動對系統(tǒng)的影響。

七、設(shè)計建議

7.1 電源供應(yīng)

由于從參考輸入（VREFIN）到VOUTs的路徑基本上沒有電源抑制比（PSRR），因此需要為VREFIN提供無噪聲的電源電壓。為了充分利用DAC102S085的動態(tài)范圍，可將電源引腳（VA）和VREFIN連接在一起，共享同一電源電壓?？梢赃x擇參考源作為參考輸入或電源電壓，如LM4130、LM4050等，它們具有較高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

7.2 布局設(shè)計

為了獲得最佳的準(zhǔn)確性和最小的噪聲，包含DAC102S085的印刷電路板應(yīng)具有單獨的模擬和數(shù)字區(qū)域。模擬和數(shù)字電源平面應(yīng)位于同一板層，并且最好使用單個接地平面。如果數(shù)字返回電流不流經(jīng)模擬接地區(qū)域，單個接地平面設(shè)計是首選；如果需要，可采用圍欄技術(shù)防止模擬和數(shù)字接地電流混合。同時，DAC102S085的電源應(yīng)使用10μF和0.1μF的電容進行去耦，并且避免模擬和數(shù)字信號交叉，保持時鐘和數(shù)據(jù)線在元件側(cè)，并控制其阻抗。

八、總結(jié)

DAC102S085以其低功耗、高精度、寬電源范圍和豐富的功能特性，成為了電子設(shè)計中一款非常有競爭力的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。無論是在電池供電設(shè)備還是其他對功耗和性能有要求的應(yīng)用中，它都能發(fā)揮出色的作用。在設(shè)計過程中，我們需要充分考慮其電源供應(yīng)和布局設(shè)計等方面的要求，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望通過本文的介紹，能幫助各位工程師更好地了解和應(yīng)用DAC102S085。大家在實際使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。