SGM71622R2：高性能2通道16位SPI电压输出DAC解析

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关键桥梁。今天，我们来深入了解一款性能出色的DAC——SGM71622R2，它由SGMICRO推出，具备诸多优秀特性，适用于多种应用场景。

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一、产品概述

SGM71622R2是一款16位、低功耗、2通道的缓冲电压输出DAC，拥有片上2.5V、5ppm/℃的内部参考。它能提供可编程的满量程输出电压范围，包括1.25V（GAIN = 1 / 2）、2.5V（GAIN = 1）或5V（GAIN = 2），且具有高达±0.5LSB（TYP）的高线性度INL。其灵活的SPI兼容串行操作接口，最高操作时钟可达50MHz。此外，该系列还包含上电复位管理电路，确保有默认输出电压，有上电复位到0V或中量程的两种版本芯片。

二、关键特性

（一）电气性能

1. 高精度：不同型号的积分非线性（INL）表现出色，如SGM71622R2典型值为±0.5LSB，SGM71622R2A为±1LSB，SGM71622R2B为±12LSB。总未调整误差（TUE）典型值为±0.05% of FSR。
2. 内部参考：集成2.5V精密内部参考，初始精度±5mV（MAX），低漂移5ppm/℃（TYP）。
3. 可编程增益：用户可选择GAIN为2、1或1/2，以满足不同的输出需求。

（二）功能特性

1. 上电复位：有上电复位到零量程或中量程的不同版本，如SGM71622R2Z等复位到零，SGM71622R2M等复位到中量程。
2. 输出功能：支持清除输出功能，方便系统控制。
3. 接口特性：SPI兼容串行接口，最高可达50MHz，IO电源电压范围为1.7V到5.5V，支持菊花链操作和CRC错误检查。

（三）低功耗设计

在5.5V时，每通道功耗为0.7mA，适用于电池供电设备；在掉电模式下，每通道仅消耗0.5μA。

（四）工作温度与封装

工作温度范围为 -40℃ 到 +125℃，采用绿色TQFN - 3×3 - 16DL封装，符合环保要求。

三、应用领域

SGM71622R2适用于多种应用场景，包括光学模块、可编程逻辑控制器、工业自动化以及实验室仪器等。在这些领域中，其高精度和低功耗的特性能够满足系统对信号转换的要求。

四、引脚配置与功能

（一）引脚配置

该芯片采用TQFN - 3×3 - 16DL封装，引脚分布明确，包括参考输出/输入引脚（REF）、模拟输出引脚（OUT0、OUT1）、电源引脚（VDD、VIO）、串行接口相关引脚（SCLK、SDI、SDO/nALARM）等。

（二）引脚功能

不同引脚具有不同的功能，如REF可作为参考输出电压引脚或参考输入引脚；OUT0和OUT1为模拟输出引脚；nCS为串行数据的帧同步信号输入，低电平有效；SCLK为串行接口时钟引脚等。

五、电气特性

（一）静态性能

分辨率为16位，不同型号的INL和DNL表现各异，总未调整误差、零码误差、满量程误差等指标都有明确的范围。

（二）输出特性

输出电压范围可根据增益设置进行调整，输出电压裕量、短路电流、负载调节等参数也有相应的规定。

（三）动态性能

包括压摆率、上电时间、上电毛刺幅度、输出噪声等指标，反映了芯片在动态工作时的性能。

（四）参考输入特性

参考输入电流、阻抗和电容等参数也在文档中有详细说明，确保参考输入的稳定性。

六、时序特性

该芯片的串行接口在不同操作模式下（写操作、读和菊花链操作）有不同的时序要求，包括SCLK频率、各信号的建立时间、保持时间等，这些时序参数对于正确操作芯片至关重要。

七、典型性能特性

文档中给出了大量的典型性能特性曲线，包括积分非线性误差与数字输入代码、温度、电源电压、参考电压的关系，差分非线性误差与数字输入代码、温度、电源电压、参考电压的关系，以及总未调整误差、偏移误差、零码误差、增益误差、满量程误差等与数字输入代码、温度、电源电压、参考电压的关系。这些曲线有助于工程师在不同的工作条件下评估芯片的性能。

八、功能详细描述

（一）DAC传输函数

数据以直二进制格式输入到DAC，其传输函数为 (V{OUT }=frac{ CODE }{2^{n}} × frac{V{REF }}{DIV} × GAIN)，其中CODE为二进制代码的十进制等效值，VREF为DAC参考电压，n为分辨率位数，DIV为参考电压分频系数，GAIN为增益系数。

（二）输出放大器

每个通道的满量程输出由VREF、DIV和通道缓冲增益设置，且各输出通道的设置可单独进行。

（三）DAC寄存器更新模式

有异步和同步两种更新模式。异步模式下，对DAC数据寄存器的写操作会在nCS上升沿立即更新DAC输出；同步模式下，写操作不会立即更新输出，而是由TRIGGER寄存器中的LDAC位设置触发更新，可同步更新多个DAC输出。

（四）广播DAC寄存器

对DAC广播寄存器的单次写入可更新所有配置的DAC输出，各通道可通过相应的DACx_BRDCAST_EN位设置是否接受广播命令。

（五）上电复位与软件复位

芯片具有上电复位功能，使系统上电时输出默认电压；软件复位在复位命令结束后的nCS上升沿有效。

（六）操作模式

在错误检查禁用的访问周期中，操作长度为24位；启用错误检查时，操作长度为32位。支持菊花链操作和CRC错误检查，确保数据传输的准确性。

（七）掉电模式

DAC输出放大器和内部参考可单独掉电，默认情况下芯片上电时所有DAC输出和内部参考均启用。通道处于掉电模式时，DAC输出通过内部1kΩ电阻拉至GND。

九、寄存器映射

文档详细列出了各个寄存器的地址、位定义、默认值、类型和功能描述，包括NOP寄存器、CHIP_ID寄存器、SYNC寄存器、CONFIG寄存器、GAIN寄存器、TRIGGER寄存器、BRDCAST寄存器、STATUS寄存器和DACx寄存器等。这些寄存器用于配置芯片的各种功能和参数。

十、封装信息

芯片采用TQFN - 3×3 - 16DL封装，文档给出了封装的外形尺寸、推荐焊盘尺寸、编带和卷轴信息以及纸箱尺寸等，方便工程师进行PCB设计和产品组装。

SGM71622R2是一款功能强大、性能出色的DAC芯片，其高精度、低功耗、灵活的配置和丰富的功能使其在众多应用领域具有广泛的应用前景。工程师在设计过程中，可根据具体需求合理配置芯片的参数，充分发挥其优势。你在使用类似DAC芯片时，是否也遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。