AD7628：一款高性能CMOS双8位DAC的深度解析

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重要桥梁。今天，我们要深入探讨的是Analog Devices公司的AD7628，一款具有卓越性能的CMOS双8位DAC。

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一、产品概述

AD7628是一款单片双8位数字/模拟转换器，具有出色的DAC间匹配特性。它采用小型0.3英寸宽20引脚DIP封装以及20引脚表面贴装封装，为设计人员提供了更多的灵活性。该器件工作电压范围为+12V至+15V，功耗低至20mW，且在这个电压范围内与TTL兼容。

二、产品特点

2.1 出色的DAC匹配

由于AD7628的两个DAC是在同一芯片上同时制造的，因此DAC A和DAC B之间具有精确的匹配和跟踪特性。这种匹配特性使得它在音频、图形和过程控制等领域的应用电路设计成为可能。

2.2 小封装尺寸

通过将片上DAC锁存器的输入组合到一个公共数据总线，并添加一个DAC A/DAC B选择线，AD7628能够采用小型20引脚0.3英寸宽DIP、20引脚SOIC、20引脚PLCC和20引脚LCC封装，节省了电路板空间。

2.3 TTL兼容性

所有数字输入在+12V至+15V的电源电压范围内都与TTL兼容，方便与各种数字电路接口。

三、技术参数

3.1 直流参数

在$V{DD}= +10.8V$至+15.75V，$V{REF}A = V_{REF}B = +10V$，$OUT A = OUT B = 0V$的条件下，AD7628具有一系列出色的直流参数。例如，差分非线性度在全工作温度范围内最大为±1LSB，增益温度系数最大为±200nA/°C等。

3.2 交流性能

这些特性主要用于设计指导，不进行测试。在$V_{DD}= +10.8V$至+15.75V的条件下，直流电源抑制比最大为0.02%/ %，电流建立时间最大为400ns等。

3.3 绝对最大额定值

AD7628的绝对最大额定值规定了其正常工作的电压、电流和温度范围。例如，$V_{DD}$至AGND的电压范围为0V至+17V，功率耗散在+75°C时最大为450mW等。

四、接口逻辑信息

4.1 DAC选择

两个DAC锁存器共享一个公共的8位输入端口，通过控制输入DAC A/DAC B选择哪个DAC可以从输入端口接收数据。

4.2 模式选择

输入CS和$overline{WR}$控制所选DAC的工作模式，具体模式如下表所示：	DAC A/ DAC B	CS	WR	DAC A	DAC B
L	L	L	WRITE	HOLD
H	L	L	HOLD	WRITE
H	H	X	HOLD	HOLD
X	X	H	HOLD	HOLD

4.3 写模式

当CS和$overline{WR}$都为低电平时，所选DAC处于写模式，所选DAC的输入数据锁存器是透明的，其模拟输出响应DB0 - DB7的活动。

4.4 保持模式

所选DAC锁存器保留在$overline{CS}$或$overline{WR}$变为高电平之前DB0 - DB7上的数据，两个模拟输出保持在与其各自锁存器中的数据相对应的值。

五、电路信息

5.1 D/A部分

AD7628包含两个相同的8位乘法D/A转换器，每个DAC由一个高度稳定的薄膜R - 2R梯形网络和八个N沟道电流开关组成。采用倒置的R - 2R梯形结构，二进制加权电流在DAC输出和AGND之间切换，从而保持每个梯形支路中的固定电流，不受开关状态的影响。

5.2 数字部分

输入缓冲器是简单的CMOS电平转换器，当AD7628在10.8V至15.75V的$V{DD}$下工作时，缓冲器将TTL输入电平（2.4V和0.8V）转换为CMOS逻辑电平。为了最小化电源电流，建议数字输入电压尽可能接近电源轨（$V{DD}$和DGND）。

六、应用信息

6.1 应用提示

• 接地管理：AD7628的AGND和DGND之间的交流或瞬态电压可能会导致噪声注入到模拟输出中。最简单的方法是将AGND和DGND在AD7628处连接在一起。在更复杂的系统中，建议在AD7628的AGND和DGND引脚之间反向并联二极管。
• 输出放大器偏移：CMOS DAC具有与代码相关的输出电阻，这会导致放大器的噪声增益与代码相关。为了保持单调操作，建议放大器的$V_{os}$在感兴趣的温度范围内不大于1LSB的10%。
• 高频考虑：CMOS DAC的输出电容与放大器的反馈电阻共同作用，会在开环响应中增加一个极点，可能导致振铃或振荡。可以通过在反馈电阻上并联一个相位补偿电容来恢复稳定性。

6.2 动态性能

AD7628中两个DAC的动态性能取决于输出放大器的增益和相位特性，以及PCB布局和去耦组件的最佳选择。

6.3 单电源应用

AD7628的DAC R - 2R梯形终端电阻连接到器件内部的AGND，这种安排特别适合单电源操作。可以通过将AGND偏置在DGND和$V_{DD}$之间的任何电压来实现单电源操作。

6.4 微处理器接口

AD7628可以方便地与各种8位微处理器接口，如6502、6809、8085、Z80等。

6.5 可编程窗口比较器

在可编程窗口比较器电路中，AD7628用于实现测试的上下电压限制。如果测试输入不在编程范围内，通过/失败输出将指示失败（逻辑零）。

6.6 可编程状态变量滤波器

在状态变量或通用滤波器配置中，AD7628的DAC A1和B1控制滤波器特性的增益和Q，DAC A2和B2控制截止频率$f_{C}$。该滤波器提供低通、高通和带通输出，非常适合需要微处理器控制滤波器参数的应用。

6.7 数字控制双电话衰减器

AD7628可以作为一个2通道数字控制衰减器，适用于立体声音频和电话信号电平控制应用。

七、总结

AD7628是一款功能强大、性能出色的CMOS双8位DAC，具有出色的DAC匹配、小封装尺寸和TTL兼容性等优点。在实际应用中，通过合理的电路设计和布局，可以充分发挥其性能优势，满足各种不同的应用需求。你在使用AD7628的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。