探索DAC8802：高性能14位DAC的深度剖析

在电子设计领域，数模转换器（DAC）是连接数字世界和模拟世界的重要桥梁。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）的DAC8802，这是一款双路、14位、电流输出的数模转换器，具有出色的性能和广泛的应用场景。

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关键特性

高精度与快速响应

DAC8802的相对精度和差分非线性误差最大仅为1 LSB，能够提供高精度的模拟输出。同时，它具有0.5µs的建立时间，能够快速响应输入信号的变化，适用于对速度要求较高的应用。

灵活的参考输入

该转换器支持独立的4象限乘法参考输入，参考带宽可达10 MHz，参考动态范围为 -105 dB THD。这使得它能够适应不同的输入信号要求，提供更加灵活的设计方案。

高速串行接口

DAC8802采用SPI™兼容的3线接口，最高时钟频率可达50 MHz，能够实现高速的数据传输。此外，它还具有双缓冲寄存器，支持多通道同时更新，提高了系统的效率。

内部复位与行业标准引脚配置

内部的上电复位功能可以确保系统启动时输出电压为零，提高了系统的稳定性。同时，DAC8802采用行业标准的引脚配置，便于与其他设备进行集成。

电气特性

静态性能

• 分辨率：14位，能够提供较高的精度。
• 相对精度：±1 LSB，确保输出的准确性。
• 差分非线性：±1 LSB，保证输出的线性度。
• 输出泄漏电流：在不同温度下，输出泄漏电流较小，确保输出的稳定性。

参考输入

• 参考电压范围：-15 V至15 V，支持正负参考电压输入。
• 输入电阻：4 kΩ至6 kΩ，输入电阻匹配误差小于1%，确保参考输入的稳定性。

模拟输出

• 输出电流：数据为3FFFh时，输出电流为1.6 mA至2.5 mA，能够满足不同的负载需求。
• 输出电容：与代码相关，典型值为50 pF。

逻辑输入

• 输入低电压：VDD = 2.7 V时，输入低电压为0.6 V；VDD = 5 V时，输入低电压为0.8 V。
• 输入高电压：VDD = 2.7 V时，输入高电压为2.1 V；VDD = 5 V时，输入高电压为2.4 V。

接口时序

• 时钟宽度：高电平和低电平宽度均为10 ns，确保数据的稳定传输。
• CS到时钟设置：0 ns，确保数据的及时传输。
• 时钟到CS保持：10 ns，确保数据的稳定传输。

工作原理

电路结构

DAC8802包含两个14位、电流输出的数模转换器，每个转换器都有独立的乘法参考输入。它采用3线、SPI兼容的串行数据接口，通过可配置的异步RS引脚实现半量程或零量程预设。此外，LDAC strobe可以实现两通道同时更新，实现硬件同步输出电压变化。

数模转换过程

DAC8802采用电流导向R - 2R梯形DAC结构，每个DAC都有一个匹配的反馈电阻，用于与外部I - V转换器放大器配合使用。输出电压由参考电压和数字数据决定，输出极性与参考电压极性相反。

参考输入与输出特性

该转换器支持正负参考电压输入，参考电压范围为 -15 V至15 V。参考电压输入具有恒定的标称输入电阻，为5 kΩ ± 20%。DAC输出的I_OUT A和B与代码相关，会产生不同的输出电阻和电容。

应用场景

自动测试设备

DAC8802的高精度和快速响应特性使其非常适合用于自动测试设备中，能够提供准确的模拟信号输出，满足测试设备对精度和速度的要求。

仪器仪表

在仪器仪表领域，DAC8802可以用于生成各种模拟信号，如电压、电流等，为仪器仪表提供精确的信号源。

数字控制校准

该转换器可以用于数字控制校准系统中，通过精确的模拟输出实现对系统的校准，提高系统的性能和稳定性。

设计注意事项

电源供应

为了保证DAC8802的性能，建议使用干净的电源供应，避免使用开关电源。同时，电源应具有平滑的正斜坡，避免在1.5 V至2.3 V区域出现下垂现象。

PCB布局

PCB布局对DAC8802的性能有重要影响。建议将所有AGNDX引脚直接连接到模拟接地平面，确保I/V转换器的非反相输入直接连接到模拟接地平面或有单独的感应走线回到AGNDX引脚连接。此外，反馈电阻走线应尽量短且低电阻，以防止IR降对增益误差的影响。

ESD保护

所有逻辑输入引脚都包含反向偏置的ESD保护齐纳二极管，连接到地（DGND）和VDD。在使用过程中，应注意静电防护，避免ESD对芯片造成损坏。

总结

DAC8802是一款高性能的14位数模转换器，具有高精度、快速响应、灵活的参考输入和高速串行接口等优点。它适用于自动测试设备、仪器仪表和数字控制校准等多种应用场景。在设计过程中，需要注意电源供应、PCB布局和ESD保护等问题，以确保其性能的稳定发挥。希望本文对电子工程师在使用DAC8802进行设计时有所帮助。你在使用DAC过程中遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。