DAC81402 双通道16位高压输出DAC技术手册

16 位 DAC81402 和 12 位 DAC61402 （DACx1402） 是引脚兼容、双通道、缓冲、高压输出、数模转换器 （DAC）。这些器件包括一个低漂移的2.5V内部基准电压源，在大多数应用中无需外部精密基准电压源。这些器件指定为单调，并提供 ±1 LSB INL 的高线性度。此外，这些器件还实现了每通道检测引脚，可消除红外压降并检测高达 ±12 V 的接地反弹。
*附件：dac81402.pdf

用户可选择的输出配置可实现 ±20 V、±10 V 和 ±5 V 的满量程双极性输出电压;以及 40 V、20 V、10 V 和 5 V 的满量程单极输出电压。每个DAC通道的满量程输出范围是可独立编程的。集成的DAC输出缓冲器可以吸收或拉高达15 mA的电流，从而限制了对额外运算放大器的需求。

DACx1402 集成了一个上电复位电路，在上电时将 DAC 输出连接到地。输出保持此模式，直到器件正确配置为工作。这些器件包括额外的可靠性功能，如CRC错误检查、短路保护和热报警。

与器件的通信通过支持 1.7 V 至 5.5 V 工作电压的 4 线串行接口进行。

特性

• 性能：
  • 指定单调，分辨率为 16 位
  • INL：16 位分辨率下最大 ±1 LSB
  • 星期二：±0.05% FSR，最大值
• 集成输出缓冲器
  • 满量程输出电压：±5 V、±10 V、±20 V、5 V、10 V、20 V、40 V
  • 高驱动能力：±15 mA
  • 每通道检测引脚
• 集成 2.5V 精密基准电压源
  • 初始精度：±2.5 mV，最大值
  • 低漂移：10 ppm/°C，最大值
• 可靠性特点：
  • CRC 错误检查
  • 短路限制
  • 故障引脚
• 50MHz、SPI 兼容串行接口
  • 4线模式，1.7V至5.5V工作
  • 回读和菊花链作
• 温度范围：–40°C 至 +125°C
• 封装：5mm × 5mm、32引脚QFN

参数

方框图

DACx1402 系列是德州仪器推出的双通道高压输出数模转换器，包含 16 位分辨率的 DAC81402 与 12 位分辨率的 DAC61402，核心优势为宽输出电压范围、高线性度与集成精密基准源，兼具强驱动能力与多重可靠性设计，适配工业电机驱动、可编程电源、自动化测试设备等高压高精度信号生成场景。

核心参数与特性

• 分辨率与线性度：DAC81402 为 16 位、DAC61402 为 12 位，均保证单调性；INL 最大 ±1 LSB，总未调整误差（TUE）最大 ±0.05% FSR。
• 输出范围与驱动：支持单极性（0-5V/10V/20V/40V）与双极性（±5V/±10V/±20V）输出，部分范围支持 20% 超量程；输出驱动能力 ±15mA，支持 ±12V 地弹补偿。
• 基准与噪声：集成 2.5V 精密基准源（初始精度 ±2.5mV，温漂最大 10ppm/°C），输出噪声低至 25µVpp（0.1Hz-10Hz）。
• 工作条件：供电电压 1.7V-5.5V（数字 / IO）、4.5V-41.5V（模拟正电源）、-21.5V-0V（模拟负电源）；工作温度–40°C 至 + 125°C，采用 32 引脚 VQFN 封装（5mm×5mm）。
• 接口与速率：50MHz 4 线 SPI 兼容接口，支持读回、菊花链与 CRC 错误校验，DAC 更新最小等待时间 2.4µs。

关键功能设计

• 信号链架构：采用 R-2R 梯形网络架构，每通道配备独立输出缓冲器与远端采样引脚（SENSEP/SENSEN），消除线路压降影响。
• 灵活配置：支持同步 / 异步输出更新，广播模式可同步更新双通道输出；每通道可独立编程输出范围与电源管理。
• 可靠性设计：集成短路保护（限流 40mA）、热告警（140°C 触发）、电源复位（POR）功能；FAULT 引脚可配置告警类型，支持 CRC-8 通信校验。
• 辅助功能：提供外部补偿电容引脚（CCOMPx），适配高容性负载；支持软件 / 硬件清零、复位，掉电模式下输出接地。

典型应用场景

• 工业控制：电机驱动电路、PLC 模拟输出模块，提供高精度电压信号控制执行器。
• 测试测量：可编程电源、自动化测试设备，生成宽范围可配置电压输出。
• 仪器仪表：实验室 / 工业仪器，适配闭环控制中的信号生成需求。

设计与使用建议

• 电源与去耦：模拟电源、数字电源需单独供电，就近并联 0.1µF 陶瓷电容与 4.7µF-10µF 钽电容，模拟地与数字地单点连接。
• 输出与采样：高容性负载（>2nF）需在 CCOMPx 与 OUTx 间外接补偿电容；远端采样时确保 SENSEP/SENSEN 引脚靠近负载，断线时建议跨接 5kΩ 电阻。
• 接口配置：SPI 通信需遵循时序要求（SDIN 在 SCLK 下降沿锁存），菊花链模式需确保时钟周期数为 24× 设备数量；启用 CRC 校验提升噪声环境下通信可靠性。
• 热管理：封装暴露热焊盘需焊接至 PCB 接地平面，大电流输出时需预留散热空间，避免结温超过 150°C。