DAC161S997 16位精密DAC技术手册

该DAC161S997是一款非常低功耗的 16 位 ΣΔ 数模转换器 （DAC），用于通过行业标准的 4-20 mA 电流环路传输模拟输出电流。 这 DAC161S997有一个简单的4线SPI，用于数据传输和DAC功能的配置。 自 减少功耗和元件数量在紧凑型环路供电应用中，该DAC161S997包含一个内部超低功耗基准电压源和内部振荡器。低功耗DAC161S997导致额外的电流可用于 系统。 DAC161S997的环路驱动连接到高速公路可寻址远程传感器（HART） 调制器，允许将 FSK 调制数字数据注入 4-20 mA 电流环路。这种规格和特性的组合使该DAC161S997成为 2 线和 4 线工业变送器的理想选择。该DAC161S997采用 16 引脚 4 mm × 4 mm WQFN 封装，并且额定工作范围为 –40°C 至 +105°C。
*附件：dac161s997.pdf

特性

• 16 位分辨率
• 100 μA的极低电源电流
• 5 ppmFS/°C增益误差
• 引脚可编程上电条件
• 环路错误检测和报告
• 可编程输出电流误差电平
• 简单的HART调制器接口
• 高度集成的功能集，封装小
  WQFN-16（4 × 4 mm、
  0.5 mm 间距）
  参数
  
  方框图

DAC161S997 是一款 16 位低功耗 Σ-Δ 数模转换器（DAC），专为 4-20 mA 工业电流环传输设计，集成内部基准源、振荡器及故障检测功能，支持 SPI 编程与 HART 调制器接口，适用于回路供电型变送器、工业过程控制等场景。

核心参数与性能

• 分辨率与输出 ：16 位分辨率，输出电流范围 0.19 mA-23.95 mA，默认支持 4-20 mA 工业标准量程，输出阻抗 200 MΩ。
• 精度与稳定性 ：积分非线性（INL）±2.6 μA，差分非线性（DNL）±0.2 μA；增益误差温漂 5 ppmFS/°C，长期漂移 90 ppmFS（150°C/1000 小时），总未调整误差（TUE）0.01% FS（典型值）。
• 低功耗特性 ：电源电压 2.7 V-3.6 V，总供电电流仅 100 μA（典型值），适配回路供电场景下的低功耗需求。
• 动态性能 ：1 Hz-1 kHz 带宽内集成输出噪声 300 nA RMS，噪声密度 20 nA/√Hz；电源抑制比（PSRR）≥80 dB（1 kHz）， settling 时间随输入步长变化（1 LSB 步长时＜1 μs）。

封装与引脚

• 采用 4 mm×4 mm 16 引脚 WQFN（RGH）封装，裸露热焊盘（DAP）需连接至模拟地（COMA）/ 数字地（COMD）优化散热。
• 关键引脚包括模拟电源（VA）、数字电源（VD）、SPI 接口（SCLK/SDI/SDO/CSB）、电流输出（OUT）、故障输出（ERRB）、HART 信号输入（C2）及故障等级配置（ERRLVL）引脚。

核心功能与特性

• 故障检测与报告 ：支持回路故障（电流无法维持）、SPI 超时、帧错误检测；故障时输出电流可切换至可编程阈值（ERR_LOW 默认 3.37 mA、ERR_HIGH 默认 21.75 mA），ERRB 引脚低电平报警。
• 灵活编程 ：4 线 SPI 接口兼容 Mode 0/3，支持 10 MHz 时钟频率；寄存器可配置输出电流、故障阈值、SPI 超时时间等参数，可选保护模式（需 XFER_REG 命令确认写入）。
• HART 信号兼容 ：通过 C2 引脚可接入 HART 调制器，支持 1-2 kHz 频段 FSK 信号注入，满足工业通信标准。
• 上电与复位 ：支持引脚配置上电故障电流等级（ERRLVL 引脚），软件复位需写入 0xC33C 命令，复位后寄存器恢复默认值。

典型应用场景

• 两线制 4-20 mA 电流环变送器、RTD 温度变送器、压力 / 应变片传感器信号转换、工业过程控制、执行器控制。

设计要点

• 电源与去耦 ：VA/VD 引脚需就近配置 0.1 μF 陶瓷去耦电容，若电源距离较远需额外添加 10 μF-22 μF 电解电容，减少电源噪声影响。
• 外部器件选型 ：需搭配 NPN 三极管（如 2N3904）扩展输出电流驱动能力，发射极串联 22 Ω 电阻稳定跨导；建议选用 3.9 V 齐纳二极管保障 LDO 输入电压稳定性。
• 布局规范 ：模拟地与数字地共地连接，C1/C2/C3 滤波电容需贴近器件引脚；高速 SPI 走线远离模拟信号路径，HART 信号路径需优化阻抗匹配。
• 配置要点 ：通过 SPI 写入 DACCODE 寄存器设定输出电流（公式：I_LOOP=24 mA×DACCODE/2¹⁶）；故障阈值（ERR_LOW/ERR_HIGH）需按 NAMUR NE43 标准配置（低于 3.6 mA 或高于 21 mA 为故障区间）。

产品型号与供货

• 在售型号包括大卷盘装（4500 片 / 卷：DAC161S997RGHR）和小卷盘装（250 片 / 卷：DAC161S997RGHT），符合 RoHS 标准，MSL 等级 3（260°C 回流焊，168 小时湿度敏感），工作温度 - 40°C 至 + 105°C。