DAC63202W 智能数模转换器（DAC）技术总结

该DAC63202W是一款 12 位、双通道、缓冲、电压输出和电流输出智能数模转换器 （DAC）。DAC63202W器件支持Hi-Z掉电模式和断电条件下的Hi-Z输出。DAC输出提供力检测选项，用作可编程比较器和电流吸收器。多功能 GPIO、功能生成和可编程非易失性存储器 （NVM） 使这些智能 DAC 能够实现无处理器应用和设计重用。该器件可自动检测I2C、SPI和PMBus接口，并包含内部基准电压源。

该智能DAC的功能集与微型封装和低功耗相结合，是电压裕量和缩放、用于偏置和校准的直流设定点以及波形生成等应用的绝佳选择。
*附件：dac63202w.pdf

特性

• 具有灵活配置的可编程电压或电流输出：
  • 电压输出：
    • 1LSB DNL
    • 收益为 1 ×、1.5 ×、2 ×、3 ×和 4 ×
  • 电流输出：
    • 1LSB INL 和 DNL（8 位）
    • ±25μA、±50μA、±125μA、±250μA输出范围选项
• 适用于所有通道的可编程比较器模式
• VDD关闭时的高阻抗输出
• 高阻抗和电阻下拉掉电模式
• 50MHz SPI 兼容接口
• 自动检测 I2C、SPI 或 PMBus™ 接口
  • 1.62V VIH，VDD = 5.5V
• 通用输入/输出 （GPIO） 可配置为多种功能
• 预定义波形生成：正弦波、余弦波、三角波、锯齿波
• 用户可编程非易失性存储器 （NVM）
• 内部、外部或电源作为参考
• 工作范围广：
  • 电源：1.8V 至 5.5V
  • 温度：–40°C 至 +125°C
• 小包装：
  • 16 引脚 DSBGA：1.76mm × 1.76mm，标称值

参数

方框图

DAC63202W 是德州仪器（Texas Instruments）推出的 12 位双通道智能数模转换器（DAC），主打电压 / 电流双输出模式、自动协议检测与可编程波形生成功能，适配光模块、高性能计算、笔记本电脑等场景的电源电压调节、信号校准与故障监测需求。其核心优势在于高集成度（内置基准、NVM、比较器）与灵活的功能扩展，结合小尺寸与宽环境适应性，成为精密模拟信号转换的高效解决方案。以下从核心特性、性能参数、功能模块、应用设计及使用信息等方面展开总结。

一、核心特性与产品定位

1. 基础参数与架构

• 分辨率与通道配置 ：12 位分辨率双通道 DAC，每通道独立支持电压输出（0-VDD）或电流输出（±25μA/±50μA/±125μA/±250μA 可选），集成 4 路比较器输入（FB0-FB1 复用）与 1 路多功能 GPIO，支持比较器、波形生成等扩展功能。
• 低功耗与宽电压 ：工作电压 1.8V-5.5V，电压输出模式静态电流典型值 150μA / 通道，电流输出模式低至 42μA / 通道（±25μA 量程）；内部集成低压差稳压器（LDO），CAP 引脚需外接 1.5μF 旁路电容保障稳定性。
• 高集成度 ：内置 1.21V 高精度电压基准（温度漂移最大 50ppm/°C）、非易失性存储器（NVM）、可编程比较器与波形生成器，支持参数掉电保存与独立故障管理，减少外部元器件数量。

2. 环境适应性与可靠性

• 工作温度 ：-40°C 至 125°C（结温最高 150°C），满足工业级宽温需求，适配恶劣环境下的精密信号转换。
• ESD 防护 ：人体放电模型（HBM）±2000V，带电器件模型（CDM）±500V，符合 JEDEC 抗静电标准，降低装配与使用过程中的损坏风险。
• 封装规格 ：16 引脚 DSBGA（YBH 封装），尺寸仅 1.76mm×1.76mm，最大高度 0.4mm，底部球栅阵列设计，适配高密度 PCB 布局，尤其适合空间受限的消费电子与工业设备。

二、关键性能指标

1. 电压输出模式性能（典型值，TA=25°C，VDD=5.5V，增益 = 1×）

性能参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
积分非线性（INL）	全量程，代码 32d-4064d	-5	-	5	LSB
微分非线性（DNL）	全量程，无失码	-1	-	1	LSB
总未调整误差（TUE）	-40°C 至 125°C，相对于满量程（FSR）	-0.5	-	0.5	%FSR
零码误差	外部基准，VDD=5.5V	6	-	12	mV
输出阻抗（ZO）	内部基准，增益 = 1.5×/2×	400	500	600	kΩ
建立时间	1/4-3/4 量程，settling 至 10% FSR	-	20	-	μs
压摆率	VDD=5.5V	-	0.3	-	V/μs
输出噪声（0.1Hz-10Hz）	DAC 中码，内部基准，增益 = 4×	-	90	-	μVpp

2. 电流输出模式性能（典型值，TA=25°C，VDD=5.5V，±250μA 量程）

性能参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
积分非线性（INL）	全量程，代码 0d-255d	-1	-	1	LSB
微分非线性（DNL）	全量程，无失码	-1	-	1	LSB
偏移误差	各量程通用	-	±1	-	%FSR
增益误差	各量程通用	-	±1.3	-	%FSR
输出阻抗（ZO）	DAC 中码，VOUT=VDD/2	60	-	-	MΩ
建立时间	1/4-3/4 量程，settling 至 1LSB	-	60	-	μs
输出噪声（0.1Hz-10Hz）	DAC 中码	-	150	-	nApp

三、电源与功耗

1. 电源需求

电源类型	电压范围（MIN-NOM-MAX）	典型电流（TA=25°C，VDD=3.3V）	单位
VDD（主电源）	1.8-3.3-5.5V	150（电压输出）/42（电流输出）	μA / 通道
IOV（数字接口）	1.71-3.3-5.5V	6	μA
VREF（基准）	1.21V（固定，内部）	10	μA

2. 功耗分布

• 正常模式 ：电压输出模式总功耗约 0.5mW / 通道（VDD=3.3V），电流输出模式低至 0.14mW / 通道（±25μA 量程）。
• 睡眠模式 ：内部基准关闭时功耗 28μA，仅保留必要电路供电，适配设备待机场景。

四、应用设计要点

1. 电源与基准设计

• 供电架构 ：VDD 推荐使用线性稳压器（如 TPS7A02）或低噪声 DC/DC（如 TPS62803），避免开关噪声耦合至模拟信号；CAP 引脚需靠近器件放置 1.5μF X7R 陶瓷电容，VDD 引脚旁并联 0.1μF 去耦电容。
• 基准选择 ：优先使用内部 1.21V 基准（需设置 EN-INT-REF=1），若需更高精度可外接 1.8V-VDD 范围的外部基准（VREF 引脚），注意外部基准需在 VDD 稳定后上电，避免损坏器件。

2. PCB 布局

• 信号分区 ：将模拟信号（OUT0-OUT1、FB0-FB1、VREF）与数字信号（SCL/SYNC、SDA/SCLK、GPIO）分开布线，模拟地（AGND）与数字地单点连接，减少串扰；VREF 引脚旁放置 0.1μF 去耦电容，保障基准稳定性。
• 封装焊接 ：DSBGA 封装需采用激光钢网（厚度 0.075mm），焊盘直径 0.2mm，焊接后需检查焊点完整性，避免虚焊导致的基准漂移或通信故障。

3. 初始化与配置

• 模式切换 ：通过 COMMON-CONFIG 寄存器配置通道工作模式：
  • 电压输出：设置 VOUT-PDN-X=00，IOUT-PDN-X=1，短接 OUTx 与 FBx 构成闭环。
  • 电流输出：设置 IOUT-PDN-X=0，VOUT-PDN-X=11（高阻），FBx 引脚悬空。
• 关键寄存器配置 ：
  • 波形生成：通过 DAC-X-FUNC-CONFIG 配置 FUNC-CONFIG-X（波形类型）、CODE-STEP（步长）与 SLEW-RATE（步长时间）。
  • 比较器：设置 DAC-X-VOUT-CMP-CONFIG 的 CMP-X-EN=1，配置输入阻抗（CMP-X-HIZ-IN-DIS）与输出模式（推挽 / 开漏）。
  • NVM 保存：配置完成后，设置 COMMON-TRIGGER 的 NVM-PROG=1，将参数写入 NVM，掉电后自动加载。