DAC101C081Q 10位微型功率挖掘模拟转换器技术手册

DAC101C081设备是10位单通道的电压输出数字转模拟 从2.7V到5.5V电源工作的转换器（DAC）。输出放大器允许 轨道对轨道输出摆幅，稳定时间为6微秒。DAC101C081使用电源电压 作为参考，以提供最宽的动态输出范围，通常消耗132微安电流， 工作电压为5.0伏。它提供6引脚SOT和WSON封装，并提供三种地址 选项（可选择引脚）。

作为替代方案，DAC101C085提供九个I。^2^C™ 寻址选项与用途 一个外部参考。它的性能和稳定时间和DAC101C081一样，是 提供8引联VSSOP版本。
*附件：dac101c081q.pdf

DAC101C081和DAC101C085都用两线，我^2^C兼容 串行接口支持所有三种速度模式，包括高速模式（3.4 MHz）。一 外部地址选择引脚允许每根2线最多支持三个DAC101C081或九个DAC101C085设备 总线。有兼容针脚的替代方案DAC101C081提供额外地址 选项。

DAC101C081和DAC101C085各自有一个16位寄存器，用于控制 的模式 作、断电状态和输出电压。开机复位电路确保 DAC输出电压可至零伏。关机功能将功耗降至低于 一微瓦。其低功耗和小巧封装使这些DAC成为 用于电池驱动设备。每个DAC都能在扩展的工业温度范围内工作 范围为–40°C至+125°C。

DAC101C081和DAC101C085各自属于一系列针脚兼容的DAC，这些DAC还包括 提供12位和8位分辨率。关于12位DAC，请参见DAC121C081和 DAC121C085。

特性

• 确保单调性达到10位
• 低功率作：3.3 V 时最大 156 μA
• 扩展电源范围（2.7 V至5.5 V）
• 我^2^兼容C的2线接口，支持标准（100 kHz）、快速（400 kHz）和高速（3.4 MHz）模式
• 轨对轨电压输出
• 非常小的包装
• DAC101C081Q获得AEC Q100一级认证
  ，并采用汽车级流制造
• 分辨率：10位元
• 内层：±2 LSB（最高）
• DNL：+0.3/–0.2 LSB（最高）
• 设定时间：6微秒（最大）
• 零代码错误：+10 mV（最大值）
• 全量度误差：–0.7 %FS（最大）
• 供电功率（正常）：380微瓦（3伏）/ 730微瓦
  （5伏）典型值
• 供电功率（断电）：0.5微瓦（3伏）/ 0.9微
  瓦（5伏）典型值
  参数
  
  方框图

一、产品概述

DAC101C08xx 系列是德州仪器（TI）推出的微功耗、高集成度数模转换器（DAC），包含 DAC101C081（单电源参考）、DAC101C081Q（汽车级）、DAC101C085（外部参考）三款核心型号，核心优势为超低功耗、小封装与 I²C 兼容接口，专为工业过程控制、便携式仪器、数字增益 / 偏移调节、可编程电压 / 电流源等场景设计。器件采用 10 位分辨率电阻串架构，支持轨到轨电压输出，文档版本为 SNVS801B，发布于 2012 年 4 月，2016 年 1 月修订，提供 SOT-6、WSON-6、VSSOP-8 三种小尺寸封装，工作温度范围 - 40°C 至 125°C。

二、核心参数与性能特性

1. 基础规格

• DAC 性能 ：10 位分辨率，确保单调；INL±2 LSB，DNL+0.3/-0.2 LSB；零码误差最大 + 10 mV，满量程误差最大 - 0.7% FS；增益误差最大 - 0.7% FS，增益温度系数 - 0.7~-1 ppm FSR/°C。
• 输出特性 ：轨到轨电压输出，输出范围 0 V 至 V_A（DAC101C081）或 0 V 至 V_REF（DAC101C085）；输出摆率 1 V/µs，建立时间最大 6 µs；支持最大 1500 pF 负载电容，直流输出阻抗 7.5 Ω；短路输出电流 ±52~±75 mA（依供电电压）。
• 接口特性 ：I²C 兼容双线接口，支持标准模式（100 kHz）、快速模式（400 kHz）、高速模式（3.4 MHz）；DAC101C081 支持 3 种地址配置，DAC101C085 支持 9 种地址配置，支持广播地址同步更新。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：模拟电源（V_A）2.7 V-5.5 V，DAC101C085 额外支持 1 V-V_A 范围的外部参考电压（V_REF）。
• 功耗表现 ：正常模式功耗典型值 380 µW（3 V）、730 µW（5 V）；掉电模式功耗低至 0.5 µW（3 V）、0.9 µW（5 V）；唤醒时间最快 0.5 µs（5 V），适配电池供电便携式设备。

3. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：提供 SOT-6（1.6mm×2.9mm）、WSON-6（2.2mm×2.5mm）、VSSOP-8（3.0mm×3.0mm）三种小封装，结到环境热阻 190-250 °C/W，满足高密度 PCB 布局需求。
• 可靠性 ：ESD 防护（HBM ±2500~±5000 V、CDM ±1000 V）；DAC101C081Q 符合 AEC-Q100 Grade 1 汽车级标准；存储温度范围 - 65°C 至 150°C，最大结温 150°C，适配工业与汽车场景。

4. 关键功能特性

• 低功耗专用功能 ：支持三种掉电模式（高阻、2.5 kΩ 接地、100 kΩ 接地），掉电时保存 DAC 寄存器内容；上电复位输出 0 V，确保启动安全性。
• 系统集成特性 ：I²C 接口支持多器件级联，广播地址实现多 DAC 同步更新；DAC101C085 支持外部参考，适配高精度应用；数字输入兼容 5.5 V 逻辑，无需电平转换。

三、工作模式与功能原理

1. 核心架构

采用 “16 位 DAC 寄存器→10 位电阻串 DAC→轨到轨输出缓冲” 架构，DAC 寄存器包含 2 位掉电控制位与 12 位数据位（高 10 位有效）；DAC101C081 以电源 V_A 为参考，DAC101C085 通过 V_REF 引脚接入外部参考，输出电压公式为 V_OUT = V_REF × (D/1024)（D 为 0-1023 的数字输入码）。

2. 主要工作模式

模式	核心配置	关键参数	适用场景
正常工作模式	10 位数字输入，全功耗运行	建立时间 6 µs，输出轨到轨	常规电压 / 电流输出
掉电模式	高阻 / 2.5 kΩ/100 kΩ 接地可选	功耗低至 0.5 µW，保存寄存器内容	低功耗待机场景
同步更新模式	广播地址触发多器件同时更新	支持总线内所有 DAC 同步输出	多通道协同控制

3. 关键功能细节

• 地址配置 ：通过 ADR0（DAC101C081）或 ADR0/ADR1（DAC101C085）引脚设置，支持悬空、接地、接 V_A 三种状态组合，实现多器件共享 I²C 总线。
• I²C 通信 ：写操作需传输 16 位数据（2 位控制 + 14 位数据，高 10 位有效），读操作可回读寄存器内容；高速模式需先发送 Hs 主码启动。
• 参考选择 ：DAC101C081 直接使用电源作为参考，简化设计；DAC101C085 支持外部低噪声参考，提升输出精度。

四、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 工业过程控制、便携式测试仪器、传感器信号校准（增益 / 偏移调节）、可编程电压源 / 电流源、汽车电子系统、电池供电设备。

2. 设计关键要点

• 电源设计 ：V_A 引脚需就近并联 0.1 µF 陶瓷电容与 4.7 µF 钽电容滤波；DAC101C081 的 V_A 需低噪声，推荐使用 LM4132/LM4050 参考源或 LP3985 低噪声 LDO。
• 参考设计 ：DAC101C085 的 V_REF 需单独滤波，避免噪声耦合；外部参考电压范围 1 V-V_A，需保证参考源输出阻抗低、稳定性高。
• 布线与防护 ：PCB 需区分模拟区与数字区，单点接地；I²C 总线 SCL/SDA 引脚需串联 51 Ω 电阻（可选）抑制尖峰，外部上拉电阻取值 2 kΩ-10 kΩ（依总线速度）。
• 配置优化 ：低功耗场景优先选择掉电模式，通过 I²C 命令快速唤醒；多通道应用使用广播地址同步更新，减少通信延迟；需要双极性输出时，可通过运放搭建电平转换电路（如 ±5 V 输出）。