在電子工程師的設(shè)計工具箱中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵組件。今天，我們將深入探討德州儀器（Texas Instruments）的DAC908，這是一款在高速、高性能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域表現(xiàn)出色的8位DAC。

文件下載：dac908.pdf

一、DAC908概述

DAC908屬于SpeedPlus系列高性能轉(zhuǎn)換器，具備8位分辨率選項。其家族成員DAC900、DAC902和DAC904分別提供10位、12位和14位分辨率，且引腳相互兼容，為工程師提供了多樣化的選擇。該DAC支持超過165MSPS的更新速率，具有出色的動態(tài)性能，適用于多種應(yīng)用場景。

二、特性亮點

2.1 供電靈活

支持單+5V或+3V供電，滿足不同系統(tǒng)的電源需求。

2.2 高無雜散動態(tài)范圍（SFDR）

在100MSPS時，5.04MHz輸出可達(dá)67dBc，有效減少雜散信號干擾。

2.3 低毛刺

僅3pV - s的低毛刺能量，確保輸出信號的穩(wěn)定性。

2.4 低功耗

+5V供電時功耗僅170mW，還有僅45mW的待機(jī)功耗模式。

2.5 內(nèi)部參考可選

可選擇內(nèi)部參考或外部參考，且滿量程范圍可調(diào)，具備乘法選項。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

DAC908的高性能使其在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用：

3.1 醫(yī)療儀器

如超聲（DBF）設(shè)備，為醫(yī)療診斷提供精確的模擬信號。

3.2 視頻與數(shù)字電視

確保視頻信號的高質(zhì)量轉(zhuǎn)換和傳輸。

3.3 波形生成

包括直接數(shù)字合成（DDS）和任意波形生成（ARB），滿足復(fù)雜波形的生成需求。

3.4 測試儀器

為測試設(shè)備提供高精度的模擬信號源。

3.5 通信領(lǐng)域

在通信系統(tǒng)的發(fā)射信號路徑中發(fā)揮重要作用。

四、工作原理

4.1 電流導(dǎo)向技術(shù)

DAC908采用電流導(dǎo)向技術(shù)，核心是分段電流源陣列。內(nèi)部解碼器在每次DAC更新時對差分電流開關(guān)進(jìn)行尋址，通過將所有電流導(dǎo)向輸出求和節(jié)點$I{OUT}$或$I{\overline{OUT}}$形成相應(yīng)的輸出電流。

4.2 互補(bǔ)輸出

互補(bǔ)輸出$I{OUT}$和$I{\overline{OUT}}$可提供差分輸出信號，相比單端操作，能減少偶次諧波和共模信號（噪聲），使峰 - 峰輸出信號擺幅加倍，從而提高動態(tài)性能。

4.3 滿量程輸出電流

滿量程輸出電流由內(nèi)部參考電壓（1.24V）和外部電阻$R{SET}$的比值決定，$I{REF}$內(nèi)部乘以32得到有效DAC輸出電流，范圍為2mA至20mA。

五、電氣特性

5.1 分辨率與更新速率

具有8位分辨率，輸出更新速率在2.7V - 3.3V時可達(dá)125 - 165MSPS，在4.5V - 5.5V時可達(dá)165 - 200MSPS。

5.2 靜態(tài)精度

差分非線性（DNL）和積分非線性（INL）在特定條件下均控制在±0.5LSB以內(nèi)。

5.3 動態(tài)性能

不同輸出頻率和時鐘頻率下，無雜散動態(tài)范圍（SFDR）表現(xiàn)優(yōu)異，如在$f{OUT}=5.04MHz$，$f{CLOCK}=100MSPS$時，SFDR可達(dá)67dBc。

六、輸出配置

6.1 差分變壓器輸出

使用RF變壓器可將差分輸出信號轉(zhuǎn)換為單端信號，有效減少共模信號，改善動態(tài)性能。需根據(jù)輸出頻譜和阻抗要求選擇合適的變壓器。

6.2 差分運(yùn)放輸出

適用于需要直流耦合輸出的應(yīng)用，通過差分放大器將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號。但放大器可能引入失真，需選擇合適的放大器并進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

6.3 雙跨阻輸出

將信號輸出電流連接到OPA2680的求和節(jié)點，可實現(xiàn)最佳的直流線性度（INL），但可能存在放大器的壓擺率限制問題?？赏ㄟ^調(diào)整$R{F}$和$I{OUTFS}$改善交流性能。

6.4 單端輸出

使用單個負(fù)載電阻連接到DAC輸出，可實現(xiàn)簡單的電流 - 電壓轉(zhuǎn)換。需注意輸出電流和負(fù)載電阻的選擇，避免超出輸出合規(guī)范圍。

七、參考操作

7.1 內(nèi)部參考

接地INT/EXT引腳啟用內(nèi)部參考，通過外部電阻$R{SET}$調(diào)整滿量程輸出電流。建議使用0.1μF或更大的陶瓷芯片電容旁路$REF{IN}$引腳，并在BW引腳和模擬電源$+V_{A}$之間添加額外電容以改善交流性能。

7.2 外部參考

將邏輯高電平$(+V{A})$應(yīng)用于INT/EXT引腳可禁用內(nèi)部參考，使用外部參考電壓驅(qū)動$REF{IN}$引腳。外部參考輸入具有高輸入阻抗（1MΩ），電壓范圍需在0.1V - 1.25V之間。

八、數(shù)字輸入與電源管理

8.1 數(shù)字輸入

數(shù)字輸入D0 - D7接受標(biāo)準(zhǔn)正二進(jìn)制編碼，時鐘上升沿將數(shù)字輸入字鎖存到主從鎖存器，下降沿更新DAC輸出。最佳性能需50%的時鐘占空比，但只要滿足時序規(guī)范，占空比可變化。

8.2 電源管理

具備電源關(guān)斷功能，將邏輯高電平應(yīng)用于PD引腳可啟動電源關(guān)斷模式，使電源電流降至9mA以下；邏輯低電平則啟用正常操作。未連接時，內(nèi)部有源下拉電路使轉(zhuǎn)換器正常工作。

九、布局與接地

在高頻設(shè)計中，正確的接地、去耦和布局至關(guān)重要。建議使用多層PCB板，將模擬和數(shù)字電源及接地連接分開，在每個電源引腳使用0.1μF陶瓷芯片電容進(jìn)行去耦，并將電容盡量靠近相應(yīng)的電源和接地引腳。模擬和數(shù)字接地平面應(yīng)在DAC下方一點連接，模擬和數(shù)字電源僅在PCB板的電源連接器處連接。同時，要確保模擬信號走線與數(shù)字線路分開，防止噪聲耦合。

十、總結(jié)

DAC908以其高性能、低功耗、靈活的供電和輸出配置等特點，成為眾多應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇。電子工程師在設(shè)計時，需根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇輸出配置、參考操作方式，并注重布局和接地設(shè)計，以充分發(fā)揮DAC908的性能優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中，你是否遇到過類似DAC的使用難題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。