SGM71612R8x系列：8通道16位SPI接口電壓輸出DAC的深度剖析

在電子工程師的日常工作中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是一個(gè)至關(guān)重要的組件，它在許多應(yīng)用場(chǎng)景中都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。今天，我們就來深入了解一下圣邦微電子（SGMICRO）推出的SGM71612R81/SGM71612R82/SGM71612R83系列8通道、16位、SPI接口、帶10ppm/℃片上參考的電壓輸出DAC。

文件下載：SGM71612R81_SGM71612R82_SGM71612R83.pdf

一、產(chǎn)品概述

SGM71612R81/SGM71612R82/SGM71612R83系列是16位、8通道的電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器。該系列芯片在設(shè)計(jì)上保證了單調(diào)性，并且具有多種實(shí)用的功能和特性，適用于過程控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及實(shí)驗(yàn)室儀器等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

二、關(guān)鍵特性

2.1 電源與參考電壓

• 電源范圍：電源電壓范圍為2.7V至5.5V，能適應(yīng)不同的電源環(huán)境，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。
• 片上參考：不同型號(hào)配備不同的片上參考電壓，SGM71612R81Z具有1.25V、10ppm/℃的片上參考，滿量程輸出范圍為2.5V；SGM71612R82Z/SGM71612R82M/SGM71612R83M則具有2.5V、10ppm/℃的片上參考，滿量程輸出范圍為5V。

2.2 功耗與復(fù)位特性

• 低功耗：在5V電源下，功耗可低至500nA（典型值）；在3V電源下，功耗可低至300nA（典型值），滿足低功耗設(shè)計(jì)的需求。
• 上電復(fù)位：SGM71612R81Z和SGM71612R82Z上電時(shí)輸出0V，SGM71612R82M和SGM71612R83M上電時(shí)輸出中量程，方便系統(tǒng)初始化。

2.3 控制功能

• nLDAC引腳：允許DAC同時(shí)更新輸出，可實(shí)現(xiàn)同步操作，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
• nCLR引腳：可將DAC更新到可配置狀態(tài)，如零碼、中量程或滿量程，增加了系統(tǒng)的靈活性。

2.4 接口與封裝

• SPI接口：采用3線SPI兼容接口，操作數(shù)據(jù)速率高達(dá)50MHz，能快速傳輸數(shù)據(jù)。
• 多種封裝：提供Green TSSOP - 16、TQFN - 4×4 - 16BL和FOCSP - 2.6×2.6 - 16B等多種封裝形式，方便不同的應(yīng)用需求。

三、電氣特性

3.1 靜態(tài)性能

• 分辨率：達(dá)到16位，能提供較高的精度。
• 線性度：相對(duì)精度（INL）典型值為1.8LSB，最大為6LSB；差分非線性（DNL）設(shè)計(jì)上保證單調(diào)，最大為1LSB。
• 誤差指標(biāo)：零碼誤差、零碼誤差漂移、滿量程誤差等指標(biāo)都在合理范圍內(nèi)，保證了輸出的準(zhǔn)確性。

3.2 輸出特性

• 輸出電壓范圍：輸出電壓范圍為0至VCC，能滿足不同的電壓需求。
• 負(fù)載穩(wěn)定性：在不同負(fù)載條件下，電容負(fù)載穩(wěn)定性良好，DC輸出阻抗低。
• 短路電流：短路電流在規(guī)定范圍內(nèi)，保護(hù)芯片免受損壞。

3.3 參考特性

• 參考電流：參考電流在不同條件下有明確的范圍，保證參考電壓的穩(wěn)定性。
• 參考溫度系數(shù)：參考溫度系數(shù)為10至25ppm/℃，受溫度影響較小。

四、功能詳解

4.1 DAC部分

該系列采用CMOS工藝，采用串型架構(gòu)和可編程增益放大器輸出緩沖器。輸出代碼為直二進(jìn)制，理想輸出電壓由公式 (V{OUT }=V{REFIN } timesleft(frac{D}{2^{N}}right) times Gain) 計(jì)算得出，其中D為0至65,535的十進(jìn)制值，N = 16，Gain根據(jù)參考類型而定。

4.2 內(nèi)部參考

不同型號(hào)的內(nèi)部參考默認(rèn)狀態(tài)不同，可通過設(shè)置控制寄存器來啟用或禁用內(nèi)部參考。使用內(nèi)部參考時(shí)，所有通道必須同時(shí)斷電，不支持單個(gè)通道斷電。

4.3 輸出放大器

輸出緩沖放大器具有軌到軌輸出能力，能提供較大的輸出范圍。

4.4 串行接口

采用3線SPI兼容接口，操作時(shí)序有明確的要求。在進(jìn)行寫操作時(shí)，nSYNC必須在新寫序列前至少拉高15ns，寫幀之間的間隔應(yīng)大于1.8μs，以確保輸出更新。

4.5 輸入移位寄存器

輸入移位寄存器為32位數(shù)據(jù)，不同位有不同的功能，包括命令位、地址位和數(shù)據(jù)位等。

4.6 內(nèi)部參考寄存器

可通過特定命令設(shè)置內(nèi)部參考寄存器，控制內(nèi)部參考的開啟和關(guān)閉。

4.7 上電復(fù)位

不同型號(hào)的上電復(fù)位輸出不同，同時(shí)還支持軟件復(fù)位，復(fù)位期間nLDAC和nCLR操作無效。

4.8 掉電模式

該系列具有3種掉電模式，可通過設(shè)置相應(yīng)的位來選擇。掉電期間，DAC寄存器的內(nèi)容會(huì)保留。

4.9 清碼寄存器

可通過硬件引腳nCLR異步清除輸出，將DAC寄存器重置為用戶配置的數(shù)據(jù)。

4.10 nLDAC功能

可通過硬件nLDAC引腳或軟件方式控制DAC輸出的更新。

4.11 3線SPI讀取功能

支持3線SPI讀取功能，需設(shè)置讀取控制寄存器的控制位來啟用或禁用該功能。

五、封裝與訂購(gòu)信息

該系列提供多種封裝形式，每種封裝都有對(duì)應(yīng)的訂購(gòu)編號(hào)、溫度范圍和包裝選項(xiàng)。同時(shí)，文檔還提供了詳細(xì)的封裝外形尺寸和推薦焊盤尺寸，方便工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。

六、總結(jié)

SGM71612R81/SGM71612R82/SGM71612R83系列DAC具有高分辨率、低功耗、多種控制功能和豐富的封裝形式等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)和封裝，充分發(fā)揮該系列DAC的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。