DAC81404 四通道、16位、高压输出DAC技术手册

16 位 DAC81404 和 12 位 DAC61404 （DACx1404） 是引脚兼容、四通道、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，以消除红外压降并检测高达 ±12 V 的接地反弹。

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。
*附件：afe10004.pdf

DACx1404 集成了一个上电复位电路，可在上电时将 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，例如 CRC 错误检查、短路保护和热警报。

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

DACx1404 系列（含 16 位 DAC81404 与 12 位 DAC61404）是德州仪器推出的四通道高压输出 DAC，核心优势为多通道集成、宽输出范围与高精度线性度，专为可编程电源、测试仪器等高压高精度多通道应用设计。

核心参数与特性

• 分辨率与精度：DAC81404 为 16 位、DAC61404 为 12 位；INL 与 DNL 均为 ±1 LSB，总未调整误差（TUE）最大 ±0.07% FSR；偏移温漂 ±2 ppmFSR/°C，增益温漂 ±2 ppmFSR/°C，长期稳定性优异（1000 小时漂移 ±6 ppmFSR）。
• 输出范围：单极性 0-5V/0-10V/0-20V/0-40V，双极性 ±5V/±10V/±20V，支持 20% 超量程（40V/±20V 量程除外）；输出驱动能力 ±15 mA（5.5V＜AVDD≤41.5V），容性负载耐受度达 1µF（需外部补偿电容）。
• 动态性能：建立时间 7µs-22µs（±2 LSB），压摆率 0.8V/µs-4V/µs；输出噪声密度 105 nV/√Hz@10kHz，THD 低至 - 88 dB，通道间串扰抑制能力强。
• 供电与封装：模拟供电 AVDD 4.5V-41.5V、AVSS -21.5V-0V，数字供电 DVDD 4.5V-5.5V、IOVDD 1.7V-5.5V；32 引脚 VQFN 封装（5mm×5mm），工作温度 - 40°C-125°C，热阻优化（RθJA 29.3°C/W）。

关键功能设计

• 灵活输出与校准：R-2R 梯形架构，内置 2.5V 精密基准（温漂最大 10 ppm/°C），支持外部基准输入；每个通道配备 SENSEP/SENSEN 引脚，可抵消负载布线压降（支持 ±12V 地弹），或实现输出偏移调整。
• 多通道同步控制：支持异步（写后立即更新）/ 同步（LDAC 触发）更新模式，支持多通道广播更新与菊花链级联；CLR 引脚可快速将所有通道输出置零（单极性）或中量程（双极性），RST 引脚实现上电复位。
• 通信接口：4 线 SPI 接口，最高通信速率 50 MHz（IOVDD 2.7V-5.5V）；可选 CRC-8 帧错误校验，提升嘈杂环境下的通信可靠性；支持寄存器读回功能，便于系统诊断。
• 保护与诊断：内置热关断（140°C 触发）、输出短路保护（限流 40 mA）；FAULT 引脚可配置指示热报警、CRC 错误或 DAC 忙状态，便于系统监控。

典型应用场景

• 测试与测量：半导体测试设备、数据采集（DAQ）系统、LCD 测试仪器，满足多通道高精度信号输出需求。
• 可编程电源：实验室电源、自动化测试设备（ATE），支持宽范围电压编程。
• 工业控制：伺服驱动控制模块、模拟输出模块，适配多通道执行器驱动场景。

设计与使用建议

• 电源与去耦：AVDD/AVSS、DVDD、IOVDD 需独立供电，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，减少地环路干扰。
• 输出配置：高容性负载（＞2nF）需在 CCOMPx 与 OUTx 间添加补偿电容（如 470pF）；长距离布线时启用 SENSEP/SENSEN 远端采样，抵消 IR 压降。
• 同步与校准：多通道同步需配置 SYNCCONFIG 寄存器，通过 LDAC 引脚统一触发更新；高温环境下建议定期校准基准电压，确保精度稳定性。
• 布局注意：模拟信号与数字信号分区域布线，基准引脚 REFIO 需靠近器件并接 150nF 滤波电容；热焊盘需焊接至 PCB 接地平面，优化散热；SPI 信号线需保持完整地平面，减少干扰。