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重要橋梁。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）的DAC8802，這是一款雙路、14位、電流輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有出色的性能和廣泛的應(yīng)用場景。

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關(guān)鍵特性

高精度與快速響應(yīng)

DAC8802的相對精度和差分非線性誤差最大僅為1 LSB，能夠提供高精度的模擬輸出。同時，它具有0.5μs的建立時間，能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化，適用于對速度要求較高的應(yīng)用。

靈活的參考輸入

該轉(zhuǎn)換器支持獨立的4象限乘法參考輸入，參考帶寬可達10 MHz，參考動態(tài)范圍為 -105 dB THD。這使得它能夠適應(yīng)不同的輸入信號要求，提供更加靈活的設(shè)計方案。

高速串行接口

DAC8802采用SPI?兼容的3線接口，最高時鐘頻率可達50 MHz，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸。此外，它還具有雙緩沖寄存器，支持多通道同時更新，提高了系統(tǒng)的效率。

內(nèi)部復(fù)位與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳配置

內(nèi)部的上電復(fù)位功能可以確保系統(tǒng)啟動時輸出電壓為零，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時，DAC8802采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳配置，便于與其他設(shè)備進行集成。

電氣特性

靜態(tài)性能

• 分辨率：14位，能夠提供較高的精度。
• 相對精度：±1 LSB，確保輸出的準(zhǔn)確性。
• 差分非線性：±1 LSB，保證輸出的線性度。
• 輸出泄漏電流：在不同溫度下，輸出泄漏電流較小，確保輸出的穩(wěn)定性。

參考輸入

• 參考電壓范圍：-15 V至15 V，支持正負參考電壓輸入。
• 輸入電阻：4 kΩ至6 kΩ，輸入電阻匹配誤差小于1%，確保參考輸入的穩(wěn)定性。

模擬輸出

• 輸出電流：數(shù)據(jù)為3FFFh時，輸出電流為1.6 mA至2.5 mA，能夠滿足不同的負載需求。
• 輸出電容：與代碼相關(guān)，典型值為50 pF。

邏輯輸入

• 輸入低電壓：VDD = 2.7 V時，輸入低電壓為0.6 V；VDD = 5 V時，輸入低電壓為0.8 V。
• 輸入高電壓：VDD = 2.7 V時，輸入高電壓為2.1 V；VDD = 5 V時，輸入高電壓為2.4 V。

接口時序

• 時鐘寬度：高電平和低電平寬度均為10 ns，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。
• CS到時鐘設(shè)置：0 ns，確保數(shù)據(jù)的及時傳輸。
• 時鐘到CS保持：10 ns，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

工作原理

電路結(jié)構(gòu)

DAC8802包含兩個14位、電流輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，每個轉(zhuǎn)換器都有獨立的乘法參考輸入。它采用3線、SPI兼容的串行數(shù)據(jù)接口，通過可配置的異步RS引腳實現(xiàn)半量程或零量程預(yù)設(shè)。此外，LDAC strobe可以實現(xiàn)兩通道同時更新，實現(xiàn)硬件同步輸出電壓變化。

數(shù)模轉(zhuǎn)換過程

DAC8802采用電流導(dǎo)向R - 2R梯形DAC結(jié)構(gòu)，每個DAC都有一個匹配的反饋電阻，用于與外部I - V轉(zhuǎn)換器放大器配合使用。輸出電壓由參考電壓和數(shù)字數(shù)據(jù)決定，輸出極性與參考電壓極性相反。

參考輸入與輸出特性

該轉(zhuǎn)換器支持正負參考電壓輸入，參考電壓范圍為 -15 V至15 V。參考電壓輸入具有恒定的標(biāo)稱輸入電阻，為5 kΩ ± 20%。DAC輸出的I_OUT A和B與代碼相關(guān)，會產(chǎn)生不同的輸出電阻和電容。

應(yīng)用場景

自動測試設(shè)備

DAC8802的高精度和快速響應(yīng)特性使其非常適合用于自動測試設(shè)備中，能夠提供準(zhǔn)確的模擬信號輸出，滿足測試設(shè)備對精度和速度的要求。

儀器儀表

在儀器儀表領(lǐng)域，DAC8802可以用于生成各種模擬信號，如電壓、電流等，為儀器儀表提供精確的信號源。

數(shù)字控制校準(zhǔn)

該轉(zhuǎn)換器可以用于數(shù)字控制校準(zhǔn)系統(tǒng)中，通過精確的模擬輸出實現(xiàn)對系統(tǒng)的校準(zhǔn)，提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

設(shè)計注意事項

電源供應(yīng)

為了保證DAC8802的性能，建議使用干凈的電源供應(yīng)，避免使用開關(guān)電源。同時，電源應(yīng)具有平滑的正斜坡，避免在1.5 V至2.3 V區(qū)域出現(xiàn)下垂現(xiàn)象。

PCB布局

PCB布局對DAC8802的性能有重要影響。建議將所有AGNDX引腳直接連接到模擬接地平面，確保I/V轉(zhuǎn)換器的非反相輸入直接連接到模擬接地平面或有單獨的感應(yīng)走線回到AGNDX引腳連接。此外，反饋電阻走線應(yīng)盡量短且低電阻，以防止IR降對增益誤差的影響。

ESD保護

所有邏輯輸入引腳都包含反向偏置的ESD保護齊納二極管，連接到地（DGND）和VDD。在使用過程中，應(yīng)注意靜電防護，避免ESD對芯片造成損壞。

總結(jié)

DAC8802是一款高性能的14位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有高精度、快速響應(yīng)、靈活的參考輸入和高速串行接口等優(yōu)點。它適用于自動測試設(shè)備、儀器儀表和數(shù)字控制校準(zhǔn)等多種應(yīng)用場景。在設(shè)計過程中，需要注意電源供應(yīng)、PCB布局和ESD保護等問題，以確保其性能的穩(wěn)定發(fā)揮。希望本文對電子工程師在使用DAC8802進行設(shè)計時有所幫助。你在使用DAC過程中遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。