DAC7750 12位、单通道、可编程电流输出DAC技术手册

DAC7750和DAC8750 （DACx750） 是低成本、精密、完全集成的 12 位和 16 位数模转换器 （DAC），旨在满足工业过程控制应用的要求。这些器件可编程为电流输出，范围为 4 mA 至 20 mA、0 mA 至 20 mA 或 0 mA 至 24 mA。DACx750 包括可靠性功能，例如 SPI 帧上的 CRC 错误检查、看门狗定时器、开路、一致性电压和热报警。此外，还可以通过访问内部精密电阻器来监控输出电流。
*附件：dac7750.pdf

这些器件包括一个上电复位功能，旨在在已知状态（IOUT被禁用和Hi-Z状态）下为器件供电。如果使能输出，CLR 引脚将电流输出设置为范围的低端。对零点和增益寄存器进行编程，以数字校准终端系统中的器件。输出压摆率也可通过寄存器进行编程。这些器件可以在电流输出上叠加外部HART信号，并以10V至36V电源工作。

特性

• 电流输出选项：
  • 0 mA 至 24 mA
  • 4 mA 至 20 mA
  • 0 mA 至 20 mA
• ±0.1% FSR 典型总未调整误差 （TUE）
• DNL：最大 ±1 LSB
• 最大环路顺应电压：AVDD – 2 V
• 内部 5V 基准电压源：10 ppm/°C（最大值）
• 内部 4.6V 电源输出
• CRC帧错误检查
• 看门狗定时器
• 热报警
• 开路报警
• 用于监控输出电流的引脚
• 片上故障报警
• 失调和增益的用户校准
• 宽温度范围：–40°C 至 +125°C
• 封装：6 mm × 6 mm 40 引脚 VQFN 和 24 引脚 HTSSOP

参数

方框图

DAC7750（12 位）与 DAC8750（16 位）是德州仪器推出的单通道可编程电流输出数模转换器，专为 4mA-20mA 工业电流环应用设计，核心优势为高精度、高可靠性及丰富的工业级保护功能，适配工业过程控制、传感器传输等严苛场景。

一、核心产品参数

1. 基础规格

• 分辨率与输出范围：DAC7750 为 12 位，DAC8750 为 16 位；支持 4mA-20mA、0mA-20mA、0mA-24mA 三种可编程电流输出范围
• 封装与温度：提供 24 引脚 HTSSOP（7.8mm×4.4mm）和 40 引脚 VQFN（6mm×6mm）封装；工作温度 -40°C 至 125°C，结温最高 150°C
• 电源与功耗：模拟电源（AVDD）10V-36V，数字电源（DVDD）2.7V-5.5V；支持内部 4.6V LDO 供电，典型功耗 95-115mW（AVDD=36V 时）

2. 性能特性

• 静态性能：总未调整误差（TUE）典型 ±0.1% FSR，最大 ±0.25% FSR；微分非线性（DNL）最大 ±1 LSB，保证单调；积分非线性（INL）最大 ±0.08% FSR
• 动态性能：16mA 阶跃输出建立时间（0.1% FSR）典型 10μs（无电感负载），25μs（电感负载＜1mH）；电源抑制比（PSRR）典型 -75dB
• 参考与噪声：内置 5V 参考源，温度系数最大 10 ppm/°C；输出噪声谱密度（10kHz）典型 185 nV/√Hz
• 合规电压：最大环路合规电压为 AVDD - 2V，支持最高 34V 输出电压（AVDD=36V 时）

3. 关键功能参数

• 接口与控制：SPI 接口最高 30MHz 速率，支持 CRC 帧错误校验；3/4 线串行通信，支持多器件总线组网
• 保护与告警：内置开路检测、热告警（142°C 触发）、合规电压告警、看门狗定时器，ALARM 引脚输出故障信号
• 辅助功能：支持输出电流监测（通过内部 40Ω 精密电阻），可编程输出摆率，用户可校准增益与偏移

二、关键功能特性

1. 高精度与灵活校准

• 校准功能：内置增益与偏移校准寄存器，支持 ±50% FSR 增益调整和 ±32768 LSB 偏移调整，可修正系统误差
• 参考源设计：内置低漂移 5V 参考源，支持外部参考输入，满足高精度应用需求
• 电流稳定性：输出电流温漂典型 ±3-10 ppm FSR/°C，支持外部精密电阻（15kΩ）进一步提升稳定性

2. 工业级可靠性设计

• 多重保护机制：CRC 帧错误校验防止通信干扰，看门狗定时器（10ms-204ms 可编程）保障通信连续性；热保护、开路保护、合规电压保护避免器件损坏
• 抗干扰能力：电源抑制比优异，数字与模拟电源隔离设计，减少工业环境噪声影响
• 输出特性：支持 50mH 电感负载，输出阻抗典型 50 MΩ，适配长距离工业布线

3. 灵活的工业适配功能

• 摆率可编程：通过寄存器配置输出电流变化速率，支持 16 档更新频率（3.3kHz-258kHz）和 8 档步长，避免电感负载冲击
• HART 接口支持：HART-IN 引脚可叠加 1200Hz-2200Hz HART 数字信号，兼容工业通信协议
• 电流监测：通过 R3-SENSE 与 BOOST 引脚测量内部电阻电压，间接获取输出电流，无需额外串联电阻

三、典型应用场景

• 工业过程控制：PLC 模拟输出模块、执行器驱动
• 传感器传输：流量、压力、pH 值等传感器的 4mA-20mA 信号传输
• 工业自动化：分布式控制系统（DCS）、阀门控制、过程分析设备

四、设计与使用建议

1. 接口与配置

• SPI 通信：建议启用 CRC 错误校验（32 位帧格式），看门狗定时器按需开启，避免工业环境通信丢包
• 输出范围选择：根据工业协议需求配置 RANGE 寄存器，切换范围前建议禁用输出避免毛刺
• 校准操作：系统部署后通过增益 / 偏移寄存器校准，新校准值需重启 DAC 数据寄存器生效

2. 电源与布线

• 电源配置：模拟电源建议串联 10Ω 电阻限制 ramp 速率（≤1V/ns），就近并联 0.1μF 去耦电容；数字电源优先使用内部 LDO 简化设计
• PCB 布局：模拟地与数字地分开布线，热焊盘接地优化散热；CAP1/CAP2 引脚附近避免数字信号布线，减少耦合噪声
• 负载适配：驱动电感负载时启用摆率控制，或在输出端并联滤波电容，避免振荡

3. 保护与告警

• 故障处理：ALARM 引脚外接 10kΩ 上拉电阻，通过状态寄存器读取具体故障类型（热故障、CRC 错误等）
• BOOST 模式：高电压、大电流场景可外接 NPN 晶体管扩展输出能力，降低器件功耗
• ESD 防护：工业环境部署时，IOUT 引脚建议添加 TVS 二极管，避免静电损坏。