DAC11001B 高级、20位、单调DAC技术手册

20位DAC11001B是一款高精度、低噪声、电压输出、单通道、数模转换器（DAC）。该DAC11001B设计为单调，并在所有输出范围内提供出色的线性度。

无缓冲电压输出提供低噪声性能 （7 nV/√Hz） 和快速建立时间 （1 μs），使该器件成为低噪声、快速控制环路和波形生成应用的绝佳选择。该DAC11001B集成了增强型去毛刺电路和与代码无关的超低毛刺 （1 nV-s），以实现具有超低总谐波失真 （THD） 的干净波形斜坡。
*附件：dac11001b.pdf

DAC11001B器件集成了上电复位（POR）电路，使DAC在寄存器中的已知值下上电。使用外部基准电压源时，DAC 输出范围为 VREFPF到 VREFNF可以实现，包括不对称输出范围。

该DAC11001B采用多功能4线串行接口，工作时钟速率高达50 MHz。

特性

• 20 位单调：1-LSB DNL（最大值）
• 积分线性度：1-LSB INL（最大值）
• 低噪声：7 nV/√Hz
• 与代码无关的低毛刺：1 nV-s
• 出色的 THD：20kHz f 时为 –118 dB 外 ， 1 MHz fDAC的
• 快速建立：1 μs
• 灵活的输出范围：VREFPF到 VREFNF
• 集成式精密反馈电阻器
• 50 MHz、4 线 SPI 兼容接口
  • 回读
  • 菊花链
• 温度范围：–40°C 至 +125°C
• 封装：48引脚TQFP

参数

方框图

DAC11001B 是德州仪器推出的 20 位高精度单通道数模转换器，核心优势为低噪声、低失真与快速建立特性，适用于对精度和动态性能要求严苛的场景。

核心参数与特性

• 精度与线性度：20 位分辨率，DNL 和 INL 最大均为 ±1LSB，支持温度校准功能，长期稳定性优异（1000 小时漂移 1ppm FSR）。
• 动态性能：输出噪声密度 7nV/√Hz，码间毛刺 1nV-s，20kHz 时 THD 低至 - 118dB，全量程建立时间 1µs，压摆率 30V/µs。
• 工作条件：供电电压范围宽（AVDD 4.5V-5.5V，VCC 8V-33V，VSS -3V 至 - 18V），工作温度 - 40°C 至 + 125°C。
• 封装与接口：采用 7mm×7mm 48 引脚 TQFP 封装，配备 50MHz 四 wire SPI 接口，支持读回、菊花链和同步 / 异步更新功能。

关键功能设计

• 架构与输出：基于 R2R 梯形架构，输出范围由外部参考电压（REFPF/REFNF）决定，支持单极性和双极性输出，需外接运放缓冲。
• 控制与校准：内置上电复位（POR）电路，支持软件复位和清除功能；温度校准可降低温漂影响，校准完成后通过 ALARM 引脚或状态位提示。
• 工作模式：可配置快速建立模式（优先响应速度）或增强 THD 模式（优先失真性能），更新速率最高 1MHz，支持轨到轨输出。
• 寄存器配置：包含 DAC 数据寄存器、配置寄存器、触发寄存器等，支持参考电压范围设置、掉电控制和校准触发等功能。

典型应用场景

• 高精度测试测量：源测量单元（SMU）、半导体测试设备，支持 ±10V 电压和 ±20mA 电流输出。
• 波形生成：任意波形发生器（AWG），1kHz 时 THD 优于 - 105dB，更新速率可达 768kHz。
• 精密控制：线性执行器、伺服电机、 galvanometer 控制等闭环系统，满足 < 2µs 建立时间和低毛刺要求。
• 其他场景：实验室仪器、光谱仪、MRI 和 X 射线系统、专业音频放大器等。

设计与使用建议

• 电源与接地：需分离模拟地和数字地，单点连接；各电源引脚需并联去耦电容（0.1µF-10µF），建议采用接地平面优化抗干扰能力。
• 参考电压：需外接高精度参考源，通过 REFPS/REFNS 引脚 Sense 补偿引线压降，推荐搭配 OPA827/OPA828 等低噪声运放作为缓冲。
• 布局要点：数字与模拟信号轨迹分离，SPI 高频信号需端接匹配电阻，回流焊后建议 125°C 烘烤 60 分钟恢复精度。
• 初始化配置：默认启用增强 THD 模式和轨到轨保持电路，需通过配置寄存器设置参考电压范围、更新模式和校准使能。