±0.5 LSB INL, ±0.5 LSB DNL AD5781 Rev. 0 Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibilityisassumedbyAnalogDevicesforitsuse,norforanyinfringementsofpatentsorother rightsofthirdpartiesthatmayresultfromitsuse.Speci cationssubjecttochangewithoutnotice.No licenseisgrantedbyimplicationorotherwiseunderanypatentorpatentrightsofAnalogDevices. Trademarksandregisteredtrademarksarethepropertyoftheirrespectiveowners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ?2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 功能框图 A1 6.8k? 6k? 6.8k? R1 RFB 18-BIT DAC DAC REG 18 18 INPUT SHIFT REGISTER AND CONTROL LOGIC POWER-ON-RESET AND CLEAR LOGIC AD5781 IOVCC SDIN VCC VDD VREFPF VREFPS VREFNF AGND VSS DGND VREFNS SCLK SYNC SDO LDAC CLR RESET RFB INV VOUT 09092-001 表1. 配套器件 产品型号 描述 AD8675 AD8676 ADA4004-1/ ADA4004-2/ ADA4004-3 ADA4898-1 表2. 相关器件 AD5791 AD5541A/AD5542A 真18位电压输出DAC, 特性 单通道18位DAC,INL = ±0.5 LSB 噪声频谱密度:7.5 nV/√Hz 长期线性稳定性:0.05 LSB 温度漂移:<0.05 ppm/°C 建立时间:1 μs 毛刺脉冲:1 nV-s 工作温度范围:?40°C至+125°C 20引脚 TSSOP封装 宽电源电压范围:最高达±16.5 V 35 MHz施密特触发数字接口 1.8 V兼容数字接口 应用 医疗仪器 测试与测量 工业控制 科学和航空航天仪器 数据采集系统 数字增益和失调电压调整 电源控制 概述 AD5781是一款单通道、18位、无缓冲电压输出DAC,采 用最高33 V的双极性电源供电.正基准电压输入范围为5 V 至VDD – 2.5 V,负基准电压输入范围为VSS + 2.5 V至0 V.相 对精度最大值为±0.5LSB,保证工作单调性,微分非线性 (DNL)最大值为±0.5 LSB. 这款器件采用多功能三线式串行接口,能够以最高35 MHz 的时钟速率工作,并与标准SPI、QSPI?、MICROWIRE?、 DSP接口兼容.它内置上电复位电路,确保DAC上电后输 出至0V并保持已知输出阻抗状态,直到对该器件执行一次 有效的写操作为止.输出箝位特性可将输出置于已定义的 负载状态. 图1 超高精度、36 V、 2.8 nV/√Hz轨到轨输出运算放大器 超高精度、36 V、 2.8 nV/√Hz双通道轨到轨输出运算放大器 1.8 nV/√Hz、36 V精密放大器 高电压、低噪声、低失真、 单位增益稳定、高速运算放大器 产品型号 描述 20位、1 ppm精密DAC 16位、1 LSB精密5 V DAC 产品聚焦 1. 真18位精度. 2. 宽电源电压范围:最高达±16.5 V. 3. 工作温度范围:?40°C至+125°C 4. 低噪声:7.5 nV/√Hz 5. 低温度漂移:0.05ppm/°C. ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文,敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误,ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责.如需确认任何词语的准确性,请参考ADI提供 的最新英文版数据手册. AD5781 Rev. 0 | Page 2 of 28 目录 特性.1 应用.1 功能框图.1 概述.1 产品聚焦.1 修订历史.2 技术规格.3 时序特性.5 绝对最大额定值.8 ESD警告.8 引脚配置和功能描述.9 典型工作特性 10 术语.17 工作原理.19 DAC架构 19 硬件控制引脚.20 片内寄存器 21 AD5781特性.24 上电至0 V.24 配置AD5781.24 DAC输出状态 24 线性补偿.24 输出放大器配置 24 应用信息.26 典型工作电路.26 评估板.26 外形尺寸.27 订购指南.27 修订历史 2010年7月—修订版0:初始版 AD5781 Rev. 0 | Page 3 of 28 表3 参数 最小值 典型值 最大值 单位 测试条件/注释 18 位?0.5 ±0.25 +0.5 LSB ?0.5 ±0.25 +0.5 LSB ?1 ±0.5 +1 LSB 4 ? ±2 +4 LSB A级3 ?0.5 ±0.25 +0.5 LSB VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V 5 . 0 ? ±0.25 +0.5 LSB VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 1 ? ±0.5 +1 LSB VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 0.04 LSB 0.05 LSB 0.03 LSB ?0.8 ±0.25 +0.8 LSB VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V 5 2 . 1 ? ±0.25 +1.25 LSB VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 5 2 . 2 ? ±0.25 +2.25 LSB VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 ±0.02 ppm FSR/°C ?1.5 ±0.1 +1.5 LSB VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V 5 . 2 ? ±0.15 +2.5 LSB VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 5 ? ±0.3 +5 LSB VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 ±0.04 ppm FSR/°C ?6 ±0.3 +6 ppm FSR VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V ?10 ±0.4 +10 ppm FSR VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 ?20 ±0.4 +20 ppm FSR VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 ±0.04 ppm FSR/°C ?0.8 ±0.25 +0.8 LSB VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V 8 . 0 ? ±0.25 +0.8 LSB VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 8 . 0 ? ±0.25 +0.8 LSB VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 ±0.005 ppm FSR/°C 0.01 % VREFN VREFP V 50 V/?s 1 ?s 1 ?s 7.5 nV/√Hz 7.5 nV/√Hz 7.5 nV/√Hz 1.1 ?V p-p 15 nV-sec 5 nV-sec 1 nV-sec 45 nV-sec 技术规格 除非另有说明,VDD = +12.5 V至+16.5 V,VSS = ?16.5 V至?12.5 V,VREFP = +10 V,VREFN = ?10 V,VCC = +2.7 V至+5.5 V, IOVCC = +1.71 V至+5.5 V,RL = 空载,CL = 空载,所有规格均相对于TMIN 至TMAX 而言. A、B级1 静态性能2 分辨率 积分非线性误差(相对精度) 微分非线性误差 线性误差长期稳定性4 满量程误差 满量程误差温度系数5 零电平误差 零电平误差温度系数5 增益误差 增益误差温度系数5 中间电平误差 中间电平误差温度系数5 R1、RFB 匹配 500小时后,TA = 125°C 1000小时后,TA = 125°C 1000小时后,TA = 100°C 输出特性5 输出电压范围 输出压摆率 输出电压建立时间 输出噪声频谱密度 输出电压噪声 数模转换毛刺脉冲 输出使能毛刺脉冲 无缓冲输出,10 MΩ||20 pF负载 10 V阶跃至0.02%,AD845输出缓冲器 125代码阶跃至±1 LSB,AD797输出缓 冲器6 1 kHz,DAC代码 = 中间电平 10 kHz,DAC代码 = 中间电平 100 kHz,DAC代码 = 中间电平 DAC代码 = 中间电平,0.1 Hz至10 Hz 带宽7 VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V VREFP = +10 V, VREFN = 0 V VREFP = +5 V, VREFN = 0 V 消除输出接地箝位时 B级,VREFP = +10 V,VREFN = ?10 V B级,VREFP = +10 V,VREFN = 0 V5 B级,VREFP = +5 V,VREFN = 0 V5 AD5781 Rev. 0 | Page 4 of 28 单位 0.4 nV-s 3.4 k? 6 k? 100 dB 97 dB 5 VDD ? 2.5V V VSS + 2.5V 0 5 6.6 k? 15 pF ?1 +1 ?A 0.3 * IOVCC V 0.7 * IOVCC V 5 pF 0.4 V IOVCC ? 0.5 V ±1 ?A 3 pF 7.5 VSS + 33 V VDD ? 33 ?2.5 V 2.7 5.5 V 1.71 5.5 V 4.2 5.2 mA 4 4.9 mA 600 900 ?A 52 140 ?A ±0.6 ?V/V ±0.6 ?V/V 95 dB 95 dB 参数 最小值 典型值 最大值 A、B级1 测试条件/注释 数字馈通 直流输出阻抗(正常模式) 直流输出阻抗(输出箝位至接 地) 无杂散动态范围 总谐波失真 基准输入5 VREFP 输入范围 VREFN 输入范围 直流输入阻抗 输入电容 逻辑输入5 输入电流8 输入低电压VIL 输入高电压VIH 引脚电容 逻辑输出(SDO)5 输出低电压VOL 输出高电压VOH 高阻抗漏电流 高阻抗输出电容 电源要求 VDD VSS VCC IOVCC IDD ISS ICC IOICC 直流电源抑制比5,9 交流电源抑制比5 1 kHz信号音,10 kHz采样速率 1 kHz信号音,10 kHz采样速率 VREFP ,VREFN ,代码相关,中间电平代 码时的典型值 VREFP , VREFN IOVCC = 1.71 V至5.5 V IOVCC = 1.71 V至5.5 V IOVCC = 1.71 V至5.5 V,吸入1 mA IOVCC = 1.71 V至5.5 V,流出1 mA 1 温度范围:?40°C至+125°C,典型条件:TA = 25°C,VDD = +15 V,VSS = ?15 V,VREFP = +10 V,VREFN = ?10 V. 2 利用AD8676BRZ基准电压缓冲器和AD8675ARZ输出缓冲器描述性能. 3 对所有基准电压范围都有效. 4 线性误差指INL和DNL两种误差,任一参数经过一定时间后均可能发生规定量的漂移. 5 通过设计和表征保证,未经生产测试. 6 AD5781配置为X2增益模式,AD797使用25 pF补偿电容. 7 包括AD8676BRZ基准电压缓冲器的噪声贡献. 8 各逻辑引脚中流动的电流. 9 包括AD8676BRZ基准电压缓冲器的PSRR. 所有数字输入接DGND或IOVCC IOVCC ≤ VCC SDO禁用 VDD ± 10%, VSS = 15 V VSS ± 10%, VDD = 15 V VDD ± 200 mV, 50 Hz/60 Hz, VSS = ?15 V VSS ± 200 mV, 50 Hz/60 Hz, VDD = 15 V SCLK周期时间 SCLK周期时间(回读和菊花链模式) SCLK高电平时间 SCLK低电平时间 SYNC到SCLK下降沿建立时间 SCLK下降沿到SYNC上升沿保持时间 最小SYNC高电平时间 SYNC上升沿到下一SCLK下降沿忽略 数据建立时间 数据保持时间 LDAC下降沿到SYNC下降沿 SYNC上升沿到LDAC下降沿 LDAC低电平脉冲宽度 LDAC下降沿到输出响应时间 输出建立时间(20 V阶跃) SYNC上升沿到输出响应时间(LDAC接低电平) CLR低电平脉冲宽度 CLR脉冲启动时间 SYNC下降沿到第一SCLK上升沿 SYNC上升沿到SDO三态(CL = 50 pF) SCLK上升沿到SDO有效(CL = 50 pF) SYNC上升沿到SCLK上升沿忽略 RESET低电平脉冲宽度 RESET脉冲启动时间 AD5781 Rev. 0 | Page 5 of 28 表4 限值1 单位 测试条件/注释 t1 2 40 28 92 60 t2 15 10 t3 9 5 t4 5 5 t5 2 2 t6 48 40 t7 8 6 t8 9 7 t9 12 7 t10 13 10 t11 20 16 t12 14 11 t13 130 130 t14 10 10 t15 130 130 t16 50 50 t17 140 140 t18 0 0 t19 65 60 t20 62 45 t21 0 0 t22 35 35 t23 150 150 时序特性 除非另有说明,VCC = 2.7 V至5.5 V,所有规格均相对于TMIN 至TMAX 而言. 参数 IOVCC = 1.71 V至3.3 V IOVCC = 3.3 V至5.5 V 1 所有输入信号均指定tR = tF = 1 ns/V(10%至90%的IOVCC )并从(VIL + VIH )/2的电平起开始计时. 2 写入模式下最大SCLK频率为35 MHz,回读和菊花链模式下则为16 MHz. ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(典型值) μs(典型值) ns(典型值) ns(最小值) ns(典型值) ns(最小值) ns(最大值) ns(最大值) ns(最小值) ns(典型值) ns(典型值) AD5781 Rev. 0 | Page 6 of 28 t7 24 2 1 DB23 DB0 t10 t8 t4 t6 t5 t3 t1 t2 t9 t11 t12 t14 t13 t14 t15 t16 t17 t22 t23 VOUT VOUT VOUT VOUT RESET CLR LDAC SDIN SYNC SCLK 09092-002 DB23 DB0 NOP CONDITION REGISTER CONTENTS CLOCKED OUT t1 t18 t2 t5 t18 t5 t20 t19 t21 t3 t4 t8 t9 t6 t7 24 2 2 2 1 4 1 DB23 DB0 INPUT WORD SPECIFIES REGISTER TO BE READ SDO SDIN SYNC SCLK 09092-003 图2. 写入模式时序图 图3. 回读模式时序图 AD5781 Rev. 0 | Page 7 of 28 1 2 24 48 25 26 INPUT WORD FOR DAC N INPUT WORD FOR DAC N – 1 INPUT WORD FOR DAC N UNDEFINED t21 t1 t2 t20 t3 t18 t4 t9 t8 t6 t19 t5 DB23 DB23 DB0 DB23 DB0 DB0 DB23 DB0 SDO SDIN SYNC SCLK 09092-004 图4. 菊花链模式时序图 AD5781 Rev. 0 | Page 8 of 28 表5 参数 额定值 ESD警告 绝对最大额定值 除非另有说明,TA = 25°C.100 mA以下的瞬态电流不会造 成SCR闩锁. VDD 至AGND VSS 至AGND VDD 至VSS VCC 至DGND IOVCC 至DGND 数字输入至DGND VOUT 至AGND VREFPF 至AGND VREFPS 至AGND VREFNF 至AGND VREFNS 至AGND DGND至AGND TA 工业温度范围 存储温度范围 最大结温(TJMAX ) 功耗 TSSOP封装 θJA 热阻 θJC 热阻 引脚温度 焊接 ESD(人体模型) ?0.3 V至+34 V ?34 V至+0.3 V ?0.3 V至+34 V ?0.3 V至+7 V ?0.3 V至VCC + 3 V或+7 V(取较小者) ?0.3 V至IOVCC + 0.3 V或+7 V(取较小者) ?0.3 V至VDD + 0.3 V ?0.3 V至VDD + 0.3 V ?0.3 V至VDD + 0.3 V VSS ? 0.3 V至+0.3 V VSS ? 0.3 V至+0.3 V ?0.3 V至+0.3 V ?40°C至+125°C ?65°C至+150°C 150°C (TJ max ? TA )/θJA 143°C/W 45°C/W JEDEC工业标准 J-STD-020 1.5 kV 注意,超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 坏.这只是额定最值,不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下,器件能 够正常工作.长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性. 本器件为高性能集成电路,ESD额定值为1.5kV,对ESD(静 电放电)敏感.搬运和装配时应采取适当的防范措施. ESD(静电放电)敏感器件. 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电.尽管 本产品具有专利或专有保护电路,但在遇到高能量ESD时, 器件可能会损坏.因此,应当采取适当的ESD防范措施,以 避免器件性能下降或功能丧失. 连接到外部放大器的反相输入端.详情见"AD5781特性"部分. 模拟输出电压. 正基准检测电压输入.可以连接5 V至VDD ? 2.5 V范围内的电压.必须在此引脚和VREFPF 引脚上连接一个单位增益放 大器.详情见"AD5781特性"部分. 正基准驱动电压输入.可以连接5 V至VDD ? 2.5 V范围内的电压.必须在此引脚和VREFPS 引脚上连接一个单位增益放 大器.详情见"AD5781特性"部分. 正模拟电源连接.可以连接7.5 V至16.5 V范围内的电压.应将VDD 去耦至AGND. 低电平有效,复位逻辑输入引脚.置位此引脚时,AD5781返回上电状态. 低电平有效,清零逻辑输入引脚.置位此引脚可将DAC寄存器设置为用户自定义值(见表13)并更新DAC输出.输 出值取决于所用的DAC寄存器编码格式:二进制或二进制补码. 低电平有效加载DAC逻辑输入引脚.用于更新DAC寄存器和模拟输出.当永久接为低电平时,输出在SYNC的上 升沿更新.如果LDAC在写入周期保持高电平,输入寄存器会更新,但输出直到LDAC的下降沿才会更新输出. LDAC引脚不能悬空. 数字电源连接.可以连接2.7 V至5.5 V范围内的电压.应将VCC 去耦至DGND. 数字接口电源引脚.数字阈值电平参考施加于此引脚的电压.可以连接1.71 V至5.5 V范围内的电压.IOVCC 不得超 过VCC . 串行数据输出引脚.数据在串行时钟输入的上升沿输出. 串行数据输入引脚.该器件有一个24位移位寄存器.数据在串行时钟输入的下降沿输入寄存器. 串行时钟输入.数据在串行时钟输入的下降沿输入移位寄存器.数据以最高35 MHz的时钟速率进行传输. 低电平有效,数字接口同步输入引脚.这是输入数据的帧同步信号.当SYNC为低电平时,使能输入移位寄存 器,然后数据在后续时钟的下降沿输入移位寄存器.输入移位寄存器在SYNC的上升沿更新. 数字电路的接地基准引脚. 负基准驱动电压输入.可以连接+2.5V至0V范围内的电压.必须在此引脚和VREFNS 引脚上连接一个单位增益放大 器.详情见"AD5781特性"部分. 负基准检测电压输入.可以连接+2.5V至0V范围内的电压.必须在此引脚和VREFNF 引脚上连接一个单位增益放大 器.详情见"AD5781特性"部分. 负模拟电源连接.可以连接?16.5 V至?2.5 V范围内的电压.应将VSS 去耦至AGND. 模拟电路的接地基准引脚. 外部放大器的反馈连接.详情见"AD5781特性"部分. AD5781 Rev. 0 | Page 9 of 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VOUT VREFPS VREFPF CLR RESET VDD INV IOVCC VCC LDAC 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 AGND VSS VREFNS SYNC DGND VREFNF SDO SDIN SCLK RFB AD5781 TOP VIEW (Not to Scale) 09092-005 表6. 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 描述 1 INV 2 VOUT 3 VREFPS 4 VREFPF 5 VDD 6 RESET 7 CLR 8 LDAC 9 VCC 10 IOVCC 11 SDO 12 SDIN 13 SCLK 14 SYNC 15 DGND 16 VREFNF 17 VREFNS 18 VSS 19 AGND 20 RFB 引脚配置和功能描述 图5. 引脚配置 AD5781 Rev. 0 | Page 10 of 28 典型工作特性 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE INL ERROR (LSB) 09092-006 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = –10V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE INL ERROR (LSB) 09092-009 TA = +25°C TA = –40°C TA = +125°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE INL ERROR (LSB) 09092-007 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE DNL ERROR (LSB) 09092-010 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = –10V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE DNL ERROR (LSB) 09092-011 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 –0.2 –0.4 –0.6 –0.8 –1.0 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE INL ERROR (LSB) 09092-008 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +5V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 图6. 积分非线性误差与DAC代码的关系,±10 V范围 图9. 积分非线性误差与DAC代码的关系,X2增益模式 图7. 积分非线性误差与DAC代码的关系,+10 V范围 图10. 微分非线性误差与DAC代码的关系,±10 V范围 图8. 积分非线性误差与DAC代码的关系,+5 V范围 图11. 微分非线性误差与DAC代码的关系,+10 V范围 AD5781 Rev. 0 | Page 11 of 28 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE DNL ERROR (LSB) 09092-012 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +5V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE DNL ERROR (LSB) 09092-013 TA = +25°C TA = –40°C TA = +125°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) INL ERROR (LSB) 09092-014 ±10V SPAN MAX INL +5V SPAN MAX INL +10V SPAN MIN INL +10V SPAN MAX INL ±10V SPAN MIN INL +5V SPAN MIN INL AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) DNL ERROR (LSB) 09092-015 ±10V SPAN MAX DNL +5V SPAN MAX DNL +10V SPAN MIN DNL +10V SPAN MAX DNL ±10V SPAN MIN DNL +5V SPAN MIN DNL AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0 –0.02 –0.04 –0.06 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) INL ERROR (LSB) 09092-016 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER INL MAX INL MIN 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) INL ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-017 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER INL MAX INL MIN 图12. 微分非线性误差与DAC代码的关系,+5 V范围 图15. 微分非线性误差与温度的关系 图13. 微分非线性误差与DAC代码的关系,X2增益模式 图16. 积分非线性误差与电源电压的关系,±10 V范围 图14. 积分非线性误差与温度的关系 图17. 积分非线性误差与电源电压的关系,+5 V范围 AD5781 Rev. 0 | Page 12 of 28 0.08 0.06 0.04 0.02 0 –0.02 –0.04 –0.06 –0.08 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) DNL ERROR (LSB) 09092-018 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER DNL MAX DNL MIN 0.10 0.05 0 –0.15 –0.10 –0.05 –0.20 –0.25 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) DNL ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-019 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER DNL MAX DNL MIN 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) ZERO-SCALE ERROR (LSB) 09092-020 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.14 0.12 0.10 0.04 0.06 0.08 0.02 0 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) ZERO-SCALE ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-021 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 –0.01 –0.02 –0.03 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) MID-SCALE ERROR (LSB) 09092-022 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.05 0 –0.15 –0.10 –0.05 –0.20 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) MID-SCALE ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-023 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 图18. 微分非线性误差与电源电压的关系,±10 V范围 图21. 零电平误差与电源电压的关系,+5 V范围 图19. 微分非线性误差与电源电压的关系,+5 V范围 图22. 中间电平误差与电源电压的关系,±10 V范围 图20. 零电平误差与电源电压的关系,±10 V范围 图23. 中间电平误差与电源电压的关系,+5 V范围 AD5781 Rev. 0 | Page 13 of 28 –0.015 –0.020 –0.025 –0.030 –0.035 –0.040 –0.045 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) FULL-SCALE ERROR (LSB) 09092-024 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 –0.01 –0.02 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) FULL-SCALE ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-025 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.30 –0.35 –0.40 –0.45 –0.50 –0.55 –0.60 –0.65 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) GAIN ERROR (ppm FSR) 09092-026 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.10 0.05 0 –0.35 –0.30 –0.25 –0.20 –0.15 –0.10 –0.05 –0.40 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) GAIN ERROR (ppm FSR) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-027 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.15 0.10 0.05 0 –0.05 –0.10 –0.15 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) INL ERROR (LSB) 09092-028 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER INL MAX INL MIN 0.10 0.05 0 –0.05 –0.10 –0.15 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) DNL ERROR (LSB) 09092-029 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER DNL MAX DNL MIN 图24. 满量程误差与电源电压的关系,±10 V范围 图27. 增益误差与电源电压的关系,+5 V范围 图25. 满量程误差与电源电压的关系,+5 V范围 图28. 积分非线性误差与基准电压的关系 图26. 增益误差与电源电压的关系,±10 V范围 图29.微分非线性误差与基准电压的关系 AD5781 Rev. 0 | Page 14 of 28 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) ZERO-SCALE ERROR (LSB) 09092-030 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.03 0.02 0.01 0 –0.01 –0.02 –0.03 –0.04 –0.05 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) MID-SCALE ERROR (LSB) 09092-031 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.04 0.03 0.02 0.01 0 –0.01 –0.02 –0.03 –0.04 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) FULL-SCALE ERROR (LSB) 09092-032 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.30 –0.35 –0.40 –0.45 –0.50 –0.55 –0.60 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) GAIN ERROR (ppm FSR) 09092-033 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 –0.6 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) FULL-SCALE ERROR (LSB) 09092-034 ±10V SPAN +10V SPAN ±5V SPAN AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –15V 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) MID-SCALE ERROR (LSB) 09092-035 ±10V SPAN +10V SPAN ±5V SPAN AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –15V 图30. 零电平误差与基准电压的关系 图33. 增益误差与基准电压的关系 图31. 中间电平误差与基准电压的关系 图34. 满量程误差与温度的关系 图32. 满量程误差与基准电压的关系 图35. 中间电平误差与温度的关系 AD5781 Rev. 0 | Page 15 of 28 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0 0.2 –0.2 –0.4 –0.6 –0.8 –1.0 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) ZERO-SCALE ERROR (LSBs) 09092-036 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –15V ±10V SPAN +10V SPAN ±5V SPAN 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) GAIN ERROR (ppm FSR) 09092-037 ±10V SPAN +10V SPAN +5V SPAN AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –15V 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 1 TA = 25°C 2 3 4 5 LOGIC INPUT VOLTAGE (V) IOI CC (?A) 09092-038 6 IOVCC = 5V, LOGIC VOLTAGE INCREASING IOVCC = 5V, LOGIC VOLTAGE DECREASING IOVCC = 3V, LOGIC VOLTAGE INCREASING IOVCC = 3V, LOGIC VOLTAGE DECREASING 5 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –20 –15 –10 –5 0 5 10 15 20 VDD, VSS (V) I DD , I SS (mA) 09092-039 TA = 25°C IDD ISS 09092-040 CH3 5V CH4 5V 200ns 3 4 VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS OUTPUT UNBUFFERED LOAD = 10M?||20pF 09092-041 CH3 5V CH4 5V 200ns 3 4 VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS OUTPUT UNBUFFERED LOAD = 10M?||20pF 图36. 零电平误差与温度的关系 图39. 电源电流与电源电压的关系 图37. 增益误差与温度的关系 图40. 上升满量程电压阶跃 图38. IOICC 与逻辑输入电压的关系 图41. 下降满量程电压阶跃 AD5781 Rev. 0 | Page 16 of 28 35 30 25 20 15 10 5 0 –0.5 0 0.5 0x2013A 0x2007D 1.0 1.5 2.0 TIME (?s) V OUT (mV) 09092-042 TA = 25°C AD797 OUTPUT BUFFER WITH 25pF CCOMP VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = 0V X2 GAIN MODE 50 –50 40 –40 30 –30 20 –20 10 –10 0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 TIME (?s) OUTPUT VOLTAGE (mV) 09092-043 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V OUTPUT UNBUFFERED VREFP = +10V VREFN = –10V 0x20000 TO 0x1FFFF VREFP = +10V VREFN = –10V 0x1FFFF TO 0x20000 800 600 400 200 0 –200 –400 –600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TIME (Seconds) OUTPUT VOLTAGE (nV) 09092-044 MID-SCALE CODE LOADED OUTPUT UNBUFFERED AD8676 REFERENCE BUFFERS TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V 350 300 250 200 150 100 50 0 –50 0 1 6 5 4 3 2 1 – TIME (?s) OUTPUT VOLTAGE (mV) 09092-049 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8675 OUTPUT BUFFER 图42. 125代码阶跃建立时间 图44. 电压输出噪声,0.1 Hz至10 Hz带宽 图43. 数模转换毛刺脉冲 图45. 消除输出箝位时的毛刺脉冲 AD5781 Rev. 0 | Page 17 of 28 . 术语 相对精度 相对精度或积分非线性(INL)是指DAC输出与通过DAC端 点的传递函数直线之间的最大偏差,单位为LSB.图6所示 为典型的INL误差与代码的关系图. 微分非线性(DNL) 微分非线性是指任意两个相邻码之间所测得变化值与理想 的1 LSB变化值之间的差异.最大±1 LSB的额定微分非线性 可确保单调性.此DAC可保证单调性.图10所示为典型的 DNL误差与代码的关系图. 线性误差长期稳定性 线性误差长期稳定性是指DAC线性度在较长时间内的稳定 程度.它用LSB表示,在500小时和1000小时的时间内和高 环境温度下进行测量. 零电平误差 零电平误差衡量将零电平代码(0x00000)载入DAC寄存器时 的输出误差.理想情况下,输出电压应为VREFNS .零电平 误差用LSB表示. 零电平误差温度系数 零电平误差温度系数衡量零电平误差随温度的变化,用ppm FSR/°C表示. 满量程误差 满量程误差衡量将满量程代码(0x3FFFF)载入DAC寄存器时 的输出误差.理想情况下,输出电压应为VREFPS ? 1 LSB. 满量程误差用LSB表示. 满量程误差温度系数 满量程误差温度系数衡量满量程误差随温度的变化,用ppm FSR/°C表示. 增益误差 增益误差是衡量DAC量程误差的指标,它是指DAC传递特 性的斜率与理想值之间的偏差,用满量程范围的ppm表示. 增益误差温度系数 增益误差温度系数衡量增益误差随温度的变化,用ppm FSR/°C表示. 中间电平误差 中间电平误差衡量将中间电平代码(0x20000)载入DAC寄存 器时的输出误差.理想情况下,输出电压应为(VREFPS ? VREFNS )/2 +VREFNS .中间电平误差用LSB表示. 中间电平误差温度系数 中间电平误差温度系数衡量中间电平误差随温度的变化, 用ppm FSR/°C表示. 输出压摆率 压摆率衡量对输出电压变化率的限制.AD5781输出电压的 压摆率由VOUT 引脚的容性负载与AD5781的3.4 kΩ输出阻抗 共同决定.压摆率的测量范围是输出电压变化的10%至90%,用V/μs表示. 输出电压建立时间 输出电压建立时间是指对于指定的电压变化,输出电压达 到并保持在指定电平所需的时间量.对于快速建立应用, 需要高速缓冲放大器作为AD5781的3.4kΩ输出阻抗与负载 间的缓冲,此时建立时间由放大器决定. 数模转换毛刺脉冲 数模转换毛刺脉冲是DAC寄存器中的编码输入变化时注入 到模拟输出的脉冲.它规定为毛刺的面积,用nV-s表示, 数字输入代码在主进位跃迁中改变1LSB时进行测量(参见 图43). 输出使能毛刺脉冲 输出使能毛刺脉冲是DAC输出接地箝位消除时注入到模拟 输出的脉冲.它规定为毛刺的面积,用nV-s表示(参见图 45). 数字馈通 数字馈通衡量从DAC的数字输入注入DAC的模拟输出的脉 冲,但在DAC输出未更新时进行测量.单位为nV-s,测量 数据总线上发生满量程编码变化时的情况,即全0至全1, 反之亦然. 无杂散动态范围(SFDR) 无杂散动态范围指DAC的可用动态范围,超出此范围,杂 散噪声就会干扰基波信号或使其失真.它用基波与DC至 全奈奎斯特带宽(DAC采样速率的一半或fS /2)范围内的最大 谐波或非谐波相关杂散的幅值之差来衡量.SFDR可在生成 数字正弦波信号时测量. 总谐波失真(THD) 总谐波失真是指DAC输出的谐波均方根和与基波的比值. 仅包括二次至五次谐波. AD5781 Rev. 0 | Page 18 of 28 直流电源抑制比 直流电源抑制比衡量输出电压对DAC电源直流变化的抑制 能力.它在电源电压的给定直流变化下测量,用μV/V表示. 交流电源抑制比(AC PSRR) 交流电源抑制比衡量输出电压对DAC电源交流变化的抑制 能力.它在电源电压的给定幅度和频率变化下测量,用分 贝(dB)表示. AD5781 Rev. 0 | Page 19 of 28 2R S0 2R S1 2R S11 2R E62 2R E61 2R E0 12-BIT R-R LADDER R R R 2R VREFPF VREFPS VREFNF VREFNS VOUT SIX MSBs DECODED INTO 63 EQUAL SEGMENTS 09092-053 . 表7. 输入移位寄存器格式 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB0 R/W R/W 寄存器地址 描述 X1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 工作原理 AD5781是一款高精度、快速建立、单通道、18位、串行输 入、电压输出DAC.VDD 电源电压范围为7.5V至16.5 V,VSS 电源电压范围为?16.5 V至?2.5 V.数据通过3线串行接口以 24位字格式写入AD5781.它内置一个上电复位电路,确保 DAC输出上电至0 V,VOUT 引脚通过约6 kΩ的内部电阻箝位 至AGND. DAC架构 AD5781的DAC架构由两个匹配的DAC部分组成.图46给 出了简化电路图.18位数据字的6个MSB经解码用于驱动63 个开关E0到E62.每个开关将63个匹配电阻之一连接到 VREFP 或VREFN 电压.数据字的其余12位驱动12位电压模式 R-R梯形网络的S0至S11开关.AD5781有一个3线串行接口 (SYNC、SCLK和SDIN),它与SPI、QSPI、MICROWIRE接 口标准及大多数DSP兼容(时序图参见图2). 图46. DAC梯形结构串行接口 输入移位寄存器 输入移位寄存器为24位宽.在工作速度最高可达35 MHz的 串行时钟输入SCLK的控制下,数据作为24位字以MSB优先 的方式载入器件.输入寄存器包括R/W位、3个地址位和 20个数据位,如表7所示.图2给出了这种操作的时序图. 寄存器地址 寄存器数据 表8. 输入移位寄存器解码 无操作(NOP);用于回读操作 写入DAC寄存器 写入控制寄存器 写入清零代码寄存器 写入软件控制寄存器 读取DAC寄存器 读取控制寄存器 读取清零代码寄存器 1 X表示无关. 回读 通过SDO引脚可以回读所有片内寄存器的内容.表8显示 了寄存器的解码情况.寻址一个待读取的寄存器后,数据 将通过SDO引脚在接下来的24个时钟周期输出.时钟必须 在SYNC为低电平时施加.当SYNC返回高电平时,SDO引 脚变为三态.当读取单个寄存器时,可以使用NOP功能输 出数据.如果读取一个以上的寄存器,则第一个待寻址寄 存器的数据可以在寻址第二个待读取寄存器的同时输出. 要完成一个回读操作,必须使能SDO引脚.SDO引脚默认 使能. 硬件控制引脚 加载DAC功能(LDAC) 数据传输到DAC的输入寄存器之后,有两种方法可以更新 DAC寄存器和DAC输出.根据SYNC和LDAC的状态,选择 两种更新模式之一:同步DAC更新或异步DAC更新. 同步DAC更新 在此模式下,当数据进入输入移位寄存器时LDAC要保持 为低电平.DAC输出在SYNC的上升沿更新. AD5781 Rev. 0 | Page 20 of 28 CONTROLLER DATA IN SYNC SDIN SCLK DATA OUT SERIAL CLOCK CONTROL OUT SDO SYNC SCLK SDO SYNC SCLK SDO SDIN SDIN *ADDITIONAL PINS OMITTED FOR CLARITY. AD5781* AD5781* AD5781* 09092-058 独立操作 串行接口采用连续式和非连续式两种串行时钟工作.如果 SYNC在正确的时钟周期数内保持为低电平,只能使用连 续的SCLK时钟源.在选通时钟模式下,必须采用包含确切 时钟周期数的突发时钟,在时钟周期结束后必须将SYNC 置为高电平来锁存数据.SYNC的第一个下降沿启动写周 期.SCLK必须在24个时钟下降沿后,才能将SYNC重新拉 高.如果在第24个SCLK下降沿之前拉高SYNC,写入的数 据无效.如果拉高SYNC前有超过24个SCLK下降沿,输入 数据同样无效.输入移位寄存器在SYNC的上升沿更新. 若需进行其他串行传输,必须将SYNC再次拉低.串行传 输结束后,数据自动从输入移位寄存器传送到寻址寄存 器.一旦写入周期完成,就可以在LDAC为高电平的同时 拉低SYNC,从而更新输出. 菊花链操作 对于包含数个器件的系统,可利用SDO引脚通过菊花链方 式将多个器件连接起来.菊花链模式有助于系统诊断和减 少串行接口线的数量.SYNC的第一个下降沿启动写周 期.当SYNC为低电平时,SCLK不断施加到输入移位寄存 器.如果施加了24个以上的时钟脉冲,则数据从移位寄存 器纹波输出并出现在SDO线路上.此数据在SCLK上升沿逐 个输出,并在SCLK的下降沿有效.将第一个器件的SDO连 接到菊花链中下一个器件的SDIN输入,可构建一个多器件 接口.系统中的每个器件都需要24个时钟脉冲,因此总时 钟周期数必须等于24 * N,其中N为菊花链中的AD5781器 件总数.当对所有器件的串行传输结束时,SYNC变为高 电平,这样可以锁存菊花链中各器件的输入数据,防止额 外的数据进入输入移位寄存器.串行时钟可以是连续时钟 或选通时钟. 如果SYNC在正确的时钟周期数内保持为低电平,只能使 用连续的SCLK时钟源.在选通时钟模式下,必须采用包含 确切时钟周期数的突发时钟,在时钟周期结束后必须将 SYNC置为高电平来锁存数据. 在任何一个菊花链序列中,写入DAC寄存器不应与写入任 何其它寄存器混合在一起.对菊花链器件的所有写入要么 是写入DAC寄存器,要么是写入控制寄存器、清零代码寄 存器或软件控制寄存器. 图47. 菊花链框图 AD5781 Rev. 0 | Page 21 of 28 表9. 硬件控制引脚真值表 LDAC CLR RESET 功能 X1 XX 1 0 X1 XX 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 片内寄存器 DAC寄存器 表10. DAC寄存器 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB2 DB1 DB0 R/W 寄存器地址 R/W 0 0 1 X1 XX 1 异步DAC更新 在此模式下,当数据进入输入移位寄存器时LDAC要保持 为高电平.在拉高LDAC后,通过拉低SYNC可以异步更新 DAC输出.此时在LDAC的下降沿进行更新. 复位功能(RESET) AD5781可以通过两种方式复位至上电状态:一是置位 RESET引脚,二是利用软件RESET控制功能(见表14).如果 RESET引脚不用,应将其硬连线至IOVCC . 异步清零功能(CLR) CLR引脚是在低电平有效的时候清零,允许输出清零至用 户自定义值.18位清零代码值写入清零代码寄存器(见表 13).CLR必须至少保持一段时间的低电平才能完成操作 (参见图2).当CLR信号变回高电平后,输出保持为清零值 (如果LDAC为高电平),直到新值载入DAC寄存器.当CLR 引脚为低电平时,无法用新值更新输出.清零操作还可通 过设置软件控制寄存器中的CLR位来执行(见表14). AD5781处于复位模式.无法对器件进行编程. AD5781返回到上电状态.所有寄存器都被设置为默认值. DAC寄存器加载清零代码寄存器值,并相应地设置输出. 输出根据DAC寄存器值进行设置. DAC寄存器加载清零代码寄存器值,并相应地设置输出. 输出根据DAC寄存器值进行设置. 输出保持为清零代码值. 输出根据DAC寄存器值进行设置. 输出保持为清零代码值. DAC寄存器加载清零代码寄存器值,并相应地设置输出. DAC寄存器加载清零代码寄存器值,并相应地设置输出. 输出保持为清零代码值. 输出根据DAC寄存器值进行设置. 1 X表示无关. 表10说明如何写入和读取DAC寄存器. DAC寄存器数据 18位数据 1 X表示无关. 以下方程式描述了DAC的理想传递函数: 其中: VREFN 是VREFNS 输入引脚上施加的负电压. VREFP 是VREFPS 输入引脚上施加的正电压. D为写入DAC的18位代码. AD5781 Rev. 0 | Page 22 of 28 表11. 控制寄存器 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19...DB11 DB10 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 R/W R/W 0 1 0 LIN COMP SDODIS BIN/2sC DACTRI OPGND RBUF 表12. 控制寄存器功能 功能 描述 RBUF OPGND DACTRI BIN/2sC SDODIS LIN COMP 0 0 0 0 1 1 0 0 表13. 清零代码寄存器 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB2 DB1 DB0 R/W R/W 0 1 1 X1 X1 控制寄存器 控制寄存器控制AD5781的工作模式. 寄存器地址 控制寄存器数据 保留 保留 保留 保留 这些位为保留位,应设置为零0. 输出放大器配置控制. 0:内部放大器A1上电,电阻RFB和R1串联,如图50所示.允许连接一个增益配置为2的外部放大器.详情见 "AD5781特性"部分. 1:(默认)内部放大器A1掉电,电阻RFB和R1并联,如图49所示;RFB与INV引脚之间的电阻为3.4 kΩ,等于DAC的 电阻.允许RFB和INV引脚对外部单位增益放大器进行输入偏置电流补偿.详情见"AD5781特性"部分. 输出接地箝位控制. 0: 消除DAC输出接地箝位,DAC处于正常模式. 1: (默认)DAC输出通过约6 kΩ电阻箝位至接地,DAC处于三态模式. DAC三态控制. 0: DAC处于正常工作模式. 1: (默认)DAC处于三态模式. DAC寄存器编码选择. 0: (默认)DAC寄存器使用二进制补码编码. 1: DAC寄存器使用偏移二进制编码. SDO引脚使能/禁用控制. 0: (默认)SDO引脚使能. 1: SDO引脚禁用(三态). 线性误差补偿,用于改变基准输入范围.详情见"AD5781特性"部分. (默认)基准输入范围:10 V及以下 基准输入范围:20 V 清零代码寄存器 当置位CLR引脚或CLR位时,清零代码寄存器设置DAC输出值.输出值取决于所用的DAC编码格式:二进制或二进制补码. 默认寄存器值为0. 寄存器地址 清零代码寄存器数据 18位数据 1 X表示无关. AD5781 Rev. 0 | Page 23 of 28 . 表14. 软件控制寄存器 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB3 DB2 DB1 DB0 R/W 0 1 0 0 RESET CLR1 LDAC2 表15. 软件控制寄存器功能 功能 描述 LDAC CLR RESET 软件控制寄存器 这是一个只写寄存器,将1写入特定位相当于通过发送脉冲将相应的引脚拉低. 寄存器地址 软件控制寄存器数据 保留 1 如果LDAC引脚为低电平,CLR功能无效. 2 如果CLR引脚为低电平,LDAC功能无效. 此位设置为1可更新DAC寄存器和DAC输出. 此位设置为1可将DAC寄存器设置为用户自定义值(见表13)并更新DAC输出.输出值取决于所用的DAC寄存器编码 格式:二进制或二进制补码 此位设置为1可使AD5781返回上电状态. AD5781 Rev. 0 | Page 24 of 28 表16. AD5781输出状态真值表 DACTRI OPGND 输出状态 A1 6.8k? 6.8k? R1 RFB 18-BIT DAC VREFPS VREFPF VREFP VREFN VREFNS AD5781 1/2 AD8676 AD8675, ADA4898-1, ADA4004-1 1/2 AD8676 VREFNF RFB INV VOUT VOUT 09092-054 18-BIT DAC VREFPS 10pF VREFPF VREFP VREFN VREFNS AD5781 1/2 AD8676 AD8675, ADA4898-1, ADA4004-1 1/2 AD8676 VREFNF VOUT RFB RFB VOUT 09092-055 INV 6.8k? 6.8k? R1 AD5781特性 上电至0 V AD5781内置一个上电复位电路,它除了能将所有寄存器复 位至默认值以外,还能控制上电期间的输出电压.上电 时,DAC处于三态模式(其基准输入断开),DAC输出通过 约6 kΩ电阻箝位至AGND.DAC将保持此状态,直到通过 控制寄存器将其设置为其它状态.这个特性对于在DAC上 电过程中必须知道DAC输出状态的应用十分有用. 配置AD5781 上电之后,必须将AD5781置于正常工作模式才能对输出进 行编程.为此,必须对控制寄存器进行编程.DACTRI位 清零可使DAC脱离三态,OPGND位清零可消除输出箝 位.此时,输出将变为VREFN ,除非首先给DAC寄存器设置 了其它值. DAC输出状态 通过控制寄存器的DACTRI和OPGND位,可以将DAC输出 置于三种状态之一,如表16所示. 正常工作模式 输出通过约6 kΩ电阻箝位至AGND 输出为三态 输出通过约6 kΩ电阻箝位至AGND 线性补偿 AD5781的积分非线性(INL)会随着所施加的基准电压范围 不同而改变,可设置控制寄存器的LIN COMP位以补偿INL 的这种变化.本数据手册中的特性是在以下条件下获得 的:LIN COMP = 0000针对10 V及以下的基准电压范围, LIN COMP = 1100针对20 V的基准电压范围.LIN COMP位 的默认值为0000. 输出放大器配置 输出放大器可以通过多种方式连接到AD5781,具体取决于 所施加的基准电压和所需的输出电压范围. 单位增益配置 图48所示为输出放大器的单位增益配置,输出范围从VREFN 到VREFP . 输出放大器还有一种单位增益配置,该配置从放大器的输 入偏置电流中消除了失调,方法是在放大器的反馈路径中 插入一个阻值与DAC输出电阻相等的电阻.DAC输出电阻 为3.4 kΩ,通过并联连接R1和RFB ,就能在片内获得一个与 DAC电阻相等的电阻.由于这些电阻全部位于一个硅片 上,因此其温度系数彼此匹配.若要使能这种工作模式, 必须将控制寄存器的RBUF位设置为逻辑1.图49给出了输 出放大器连接到AD5781的方式.在此配置中,输出放大器 为单位增益,输出范围从VREFN 到VREFP .这种单位增益配置 允许在放大器反馈路径中放置一个电容,以提高动态性 能. 图48. 单位增益配置的输出放大器 图49. 带放大器输入偏置电流补偿的单位增益输出放大器 AD5781 Rev. 0 | Page 25 of 28 A1 6.8k? 6.8k? R1 RFB 18-BIT DAC VREFPS VREFPF VREFP VREFN = 0V VREFNS AD5781 1/2 AD8676 1/2 AD8676 VREFNF RFB INV VOUT 09092-056 10pF AD8675, ADA4898-1, ADA4004-1 VOUT 增益为2的配置 图50所示为增益配置为2的输出放大器.增益由内部匹配 的6.8 kΩ电阻设置,这些电阻恰好是DAC电阻的2倍,并具 有从外部放大器的输入偏置电流中消除失调的作用.在此 配置中,输出范围是从2 * VREFN ? VREFP 到VREFP .这种配置 可用来从单端基准输入(VREFN = 0 V)产生双极性输出范围. 若要使能这种工作模式,必须将控制寄存器的RBUF位设 置为逻辑0. 图50. 增益配置为2的输出放大器 AD5781 Rev. 0 | Page 26 of 28 09092-057 应用信息 典型工作电路 图51. 典型工作电路 图51所示为AD5781的典型工作电路,其中AD8676用作基 准电压缓冲器,AD8675用作输出缓冲器.为达到额定线性 度,基准输入端必须使用强制检测缓冲器.由于AD5781的 输出阻抗为3.4 kΩ,因此需要一个输出缓冲器来驱动低电 阻、高电容负载. 评估板 ADI公司提供AD5781评估板,旨在帮助设计者轻松地对器 件性能进行评估.AD5781评估套件包括已装配和测试的 AD5781 PCB.评估板连接到PC的USB端口,软件与评估 板一同提供,便于用户设置AD5781.软件可以在任何已安 装Microso ? Windows? XP (SP2)或Vista(32位)的PC上运行. EVAL-AD5781数据手册已发布,其中提供了评估板工作的 全部细节. AD5781 Rev. 0 | Page 27 of 28 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-153-AC 外形尺寸 20 1 11 10 PIN 1 6.60 6.50 6.40 6.40 BSC 4.50 4.40 4.30 SEATING PLANE 0.15 0.05 0.65 BSC 1.20 MAX 0.20 0.09 0.75 0.60 0.45 8° 0° 0.30 0.19 COPLANARITY 0.10 订购指南 型号1 温度范围 INL 封装描述 封装选项 AD5781BRUZ ±0.5 LSB RU-20 AD5781BRUZ-REEL7 ±0.5 LSB RU-20 AD5781ARUZ ±4 LSB RU-20 AD5781ARUZ-REEL7 ±4 LSB RU-20 图52. 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] (RU-20) 尺寸单位:mm ?40°C至+125°C ?40°C至+125°C ?40°C至+125°C ?40°C至+125°C 20引脚 TSSOP 20引脚 TSSOP 20引脚 TSSOP 20引脚 TSSOP 1 Z = 符合RoHS标准的器件. AD5781 Rev. 0 | Page 28 of 28 注释 ?2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D09092sc-0-7/11(0)
下载该文档
文档格式：PDF
更新时间：2014-07-20
下载次数：0
点击次数：1
±0.5 LSB INL, ±0.5 LSB DNL AD5781 Rev. 0 Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibilityisassumedbyAnalogDevicesforitsuse,norforanyinfringementsofpatentsorother rightsofthirdpartiesthatmayresultfromitsuse.Speci cationssubjecttochangewithoutnotice.No licenseisgrantedbyimplicationorotherwiseunderanypatentorpatentrightsofAnalogDevices. Trademarksandregisteredtrademarksarethepropertyoftheirrespectiveowners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ?2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 功能框图 A1 6.8k? 6k? 6.8k? R1 RFB 18-BIT DAC DAC REG 18 18 INPUT SHIFT REGISTER AND CONTROL LOGIC POWER-ON-RESET AND CLEAR LOGIC AD5781 IOVCC SDIN VCC VDD VREFPF VREFPS VREFNF AGND VSS DGND VREFNS SCLK SYNC SDO LDAC CLR RESET RFB INV VOUT 09092-001 表1. 配套器件 产品型号 描述 AD8675 AD8676 ADA4004-1/ ADA4004-2/ ADA4004-3 ADA4898-1 表2. 相关器件 AD5791 AD5541A/AD5542A 真18位电压输出DAC, 特性 单通道18位DAC,INL = ±0.5 LSB 噪声频谱密度:7.5 nV/√Hz 长期线性稳定性:0.05 LSB 温度漂移:<0.05 ppm/°C 建立时间:1 μs 毛刺脉冲:1 nV-s 工作温度范围:?40°C至+125°C 20引脚 TSSOP封装 宽电源电压范围:最高达±16.5 V 35 MHz施密特触发数字接口 1.8 V兼容数字接口 应用 医疗仪器 测试与测量 工业控制 科学和航空航天仪器 数据采集系统 数字增益和失调电压调整 电源控制 概述 AD5781是一款单通道、18位、无缓冲电压输出DAC,采 用最高33 V的双极性电源供电.正基准电压输入范围为5 V 至VDD – 2.5 V,负基准电压输入范围为VSS + 2.5 V至0 V.相 对精度最大值为±0.5LSB,保证工作单调性,微分非线性 (DNL)最大值为±0.5 LSB. 这款器件采用多功能三线式串行接口,能够以最高35 MHz 的时钟速率工作,并与标准SPI、QSPI?、MICROWIRE?、 DSP接口兼容.它内置上电复位电路,确保DAC上电后输 出至0V并保持已知输出阻抗状态,直到对该器件执行一次 有效的写操作为止.输出箝位特性可将输出置于已定义的 负载状态. 图1 超高精度、36 V、 2.8 nV/√Hz轨到轨输出运算放大器 超高精度、36 V、 2.8 nV/√Hz双通道轨到轨输出运算放大器 1.8 nV/√Hz、36 V精密放大器 高电压、低噪声、低失真、 单位增益稳定、高速运算放大器 产品型号 描述 20位、1 ppm精密DAC 16位、1 LSB精密5 V DAC 产品聚焦 1. 真18位精度. 2. 宽电源电压范围:最高达±16.5 V. 3. 工作温度范围:?40°C至+125°C 4. 低噪声:7.5 nV/√Hz 5. 低温度漂移:0.05ppm/°C. ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文,敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误,ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责.如需确认任何词语的准确性,请参考ADI提供 的最新英文版数据手册. AD5781 Rev. 0 | Page 2 of 28 目录 特性.1 应用.1 功能框图.1 概述.1 产品聚焦.1 修订历史.2 技术规格.3 时序特性.5 绝对最大额定值.8 ESD警告.8 引脚配置和功能描述.9 典型工作特性 10 术语.17 工作原理.19 DAC架构 19 硬件控制引脚.20 片内寄存器 21 AD5781特性.24 上电至0 V.24 配置AD5781.24 DAC输出状态 24 线性补偿.24 输出放大器配置 24 应用信息.26 典型工作电路.26 评估板.26 外形尺寸.27 订购指南.27 修订历史 2010年7月—修订版0:初始版 AD5781 Rev. 0 | Page 3 of 28 表3 参数 最小值 典型值 最大值 单位 测试条件/注释 18 位?0.5 ±0.25 +0.5 LSB ?0.5 ±0.25 +0.5 LSB ?1 ±0.5 +1 LSB 4 ? ±2 +4 LSB A级3 ?0.5 ±0.25 +0.5 LSB VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V 5 . 0 ? ±0.25 +0.5 LSB VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 1 ? ±0.5 +1 LSB VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 0.04 LSB 0.05 LSB 0.03 LSB ?0.8 ±0.25 +0.8 LSB VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V 5 2 . 1 ? ±0.25 +1.25 LSB VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 5 2 . 2 ? ±0.25 +2.25 LSB VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 ±0.02 ppm FSR/°C ?1.5 ±0.1 +1.5 LSB VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V 5 . 2 ? ±0.15 +2.5 LSB VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 5 ? ±0.3 +5 LSB VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 ±0.04 ppm FSR/°C ?6 ±0.3 +6 ppm FSR VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V ?10 ±0.4 +10 ppm FSR VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 ?20 ±0.4 +20 ppm FSR VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 ±0.04 ppm FSR/°C ?0.8 ±0.25 +0.8 LSB VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V 8 . 0 ? ±0.25 +0.8 LSB VREFP = +10 V, VREFN = 0 V5 8 . 0 ? ±0.25 +0.8 LSB VREFP = +5 V, VREFN = 0 V5 ±0.005 ppm FSR/°C 0.01 % VREFN VREFP V 50 V/?s 1 ?s 1 ?s 7.5 nV/√Hz 7.5 nV/√Hz 7.5 nV/√Hz 1.1 ?V p-p 15 nV-sec 5 nV-sec 1 nV-sec 45 nV-sec 技术规格 除非另有说明,VDD = +12.5 V至+16.5 V,VSS = ?16.5 V至?12.5 V,VREFP = +10 V,VREFN = ?10 V,VCC = +2.7 V至+5.5 V, IOVCC = +1.71 V至+5.5 V,RL = 空载,CL = 空载,所有规格均相对于TMIN 至TMAX 而言. A、B级1 静态性能2 分辨率 积分非线性误差(相对精度) 微分非线性误差 线性误差长期稳定性4 满量程误差 满量程误差温度系数5 零电平误差 零电平误差温度系数5 增益误差 增益误差温度系数5 中间电平误差 中间电平误差温度系数5 R1、RFB 匹配 500小时后,TA = 125°C 1000小时后,TA = 125°C 1000小时后,TA = 100°C 输出特性5 输出电压范围 输出压摆率 输出电压建立时间 输出噪声频谱密度 输出电压噪声 数模转换毛刺脉冲 输出使能毛刺脉冲 无缓冲输出,10 MΩ||20 pF负载 10 V阶跃至0.02%,AD845输出缓冲器 125代码阶跃至±1 LSB,AD797输出缓 冲器6 1 kHz,DAC代码 = 中间电平 10 kHz,DAC代码 = 中间电平 100 kHz,DAC代码 = 中间电平 DAC代码 = 中间电平,0.1 Hz至10 Hz 带宽7 VREFP = +10 V, VREFN = ?10 V VREFP = +10 V, VREFN = 0 V VREFP = +5 V, VREFN = 0 V 消除输出接地箝位时 B级,VREFP = +10 V,VREFN = ?10 V B级,VREFP = +10 V,VREFN = 0 V5 B级,VREFP = +5 V,VREFN = 0 V5 AD5781 Rev. 0 | Page 4 of 28 单位 0.4 nV-s 3.4 k? 6 k? 100 dB 97 dB 5 VDD ? 2.5V V VSS + 2.5V 0 5 6.6 k? 15 pF ?1 +1 ?A 0.3 * IOVCC V 0.7 * IOVCC V 5 pF 0.4 V IOVCC ? 0.5 V ±1 ?A 3 pF 7.5 VSS + 33 V VDD ? 33 ?2.5 V 2.7 5.5 V 1.71 5.5 V 4.2 5.2 mA 4 4.9 mA 600 900 ?A 52 140 ?A ±0.6 ?V/V ±0.6 ?V/V 95 dB 95 dB 参数 最小值 典型值 最大值 A、B级1 测试条件/注释 数字馈通 直流输出阻抗(正常模式) 直流输出阻抗(输出箝位至接 地) 无杂散动态范围 总谐波失真 基准输入5 VREFP 输入范围 VREFN 输入范围 直流输入阻抗 输入电容 逻辑输入5 输入电流8 输入低电压VIL 输入高电压VIH 引脚电容 逻辑输出(SDO)5 输出低电压VOL 输出高电压VOH 高阻抗漏电流 高阻抗输出电容 电源要求 VDD VSS VCC IOVCC IDD ISS ICC IOICC 直流电源抑制比5,9 交流电源抑制比5 1 kHz信号音,10 kHz采样速率 1 kHz信号音,10 kHz采样速率 VREFP ,VREFN ,代码相关,中间电平代 码时的典型值 VREFP , VREFN IOVCC = 1.71 V至5.5 V IOVCC = 1.71 V至5.5 V IOVCC = 1.71 V至5.5 V,吸入1 mA IOVCC = 1.71 V至5.5 V,流出1 mA 1 温度范围:?40°C至+125°C,典型条件:TA = 25°C,VDD = +15 V,VSS = ?15 V,VREFP = +10 V,VREFN = ?10 V. 2 利用AD8676BRZ基准电压缓冲器和AD8675ARZ输出缓冲器描述性能. 3 对所有基准电压范围都有效. 4 线性误差指INL和DNL两种误差,任一参数经过一定时间后均可能发生规定量的漂移. 5 通过设计和表征保证,未经生产测试. 6 AD5781配置为X2增益模式,AD797使用25 pF补偿电容. 7 包括AD8676BRZ基准电压缓冲器的噪声贡献. 8 各逻辑引脚中流动的电流. 9 包括AD8676BRZ基准电压缓冲器的PSRR. 所有数字输入接DGND或IOVCC IOVCC ≤ VCC SDO禁用 VDD ± 10%, VSS = 15 V VSS ± 10%, VDD = 15 V VDD ± 200 mV, 50 Hz/60 Hz, VSS = ?15 V VSS ± 200 mV, 50 Hz/60 Hz, VDD = 15 V SCLK周期时间 SCLK周期时间(回读和菊花链模式) SCLK高电平时间 SCLK低电平时间 SYNC到SCLK下降沿建立时间 SCLK下降沿到SYNC上升沿保持时间 最小SYNC高电平时间 SYNC上升沿到下一SCLK下降沿忽略 数据建立时间 数据保持时间 LDAC下降沿到SYNC下降沿 SYNC上升沿到LDAC下降沿 LDAC低电平脉冲宽度 LDAC下降沿到输出响应时间 输出建立时间(20 V阶跃) SYNC上升沿到输出响应时间(LDAC接低电平) CLR低电平脉冲宽度 CLR脉冲启动时间 SYNC下降沿到第一SCLK上升沿 SYNC上升沿到SDO三态(CL = 50 pF) SCLK上升沿到SDO有效(CL = 50 pF) SYNC上升沿到SCLK上升沿忽略 RESET低电平脉冲宽度 RESET脉冲启动时间 AD5781 Rev. 0 | Page 5 of 28 表4 限值1 单位 测试条件/注释 t1 2 40 28 92 60 t2 15 10 t3 9 5 t4 5 5 t5 2 2 t6 48 40 t7 8 6 t8 9 7 t9 12 7 t10 13 10 t11 20 16 t12 14 11 t13 130 130 t14 10 10 t15 130 130 t16 50 50 t17 140 140 t18 0 0 t19 65 60 t20 62 45 t21 0 0 t22 35 35 t23 150 150 时序特性 除非另有说明,VCC = 2.7 V至5.5 V,所有规格均相对于TMIN 至TMAX 而言. 参数 IOVCC = 1.71 V至3.3 V IOVCC = 3.3 V至5.5 V 1 所有输入信号均指定tR = tF = 1 ns/V(10%至90%的IOVCC )并从(VIL + VIH )/2的电平起开始计时. 2 写入模式下最大SCLK频率为35 MHz,回读和菊花链模式下则为16 MHz. ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(最小值) ns(典型值) μs(典型值) ns(典型值) ns(最小值) ns(典型值) ns(最小值) ns(最大值) ns(最大值) ns(最小值) ns(典型值) ns(典型值) AD5781 Rev. 0 | Page 6 of 28 t7 24 2 1 DB23 DB0 t10 t8 t4 t6 t5 t3 t1 t2 t9 t11 t12 t14 t13 t14 t15 t16 t17 t22 t23 VOUT VOUT VOUT VOUT RESET CLR LDAC SDIN SYNC SCLK 09092-002 DB23 DB0 NOP CONDITION REGISTER CONTENTS CLOCKED OUT t1 t18 t2 t5 t18 t5 t20 t19 t21 t3 t4 t8 t9 t6 t7 24 2 2 2 1 4 1 DB23 DB0 INPUT WORD SPECIFIES REGISTER TO BE READ SDO SDIN SYNC SCLK 09092-003 图2. 写入模式时序图 图3. 回读模式时序图 AD5781 Rev. 0 | Page 7 of 28 1 2 24 48 25 26 INPUT WORD FOR DAC N INPUT WORD FOR DAC N – 1 INPUT WORD FOR DAC N UNDEFINED t21 t1 t2 t20 t3 t18 t4 t9 t8 t6 t19 t5 DB23 DB23 DB0 DB23 DB0 DB0 DB23 DB0 SDO SDIN SYNC SCLK 09092-004 图4. 菊花链模式时序图 AD5781 Rev. 0 | Page 8 of 28 表5 参数 额定值 ESD警告 绝对最大额定值 除非另有说明,TA = 25°C.100 mA以下的瞬态电流不会造 成SCR闩锁. VDD 至AGND VSS 至AGND VDD 至VSS VCC 至DGND IOVCC 至DGND 数字输入至DGND VOUT 至AGND VREFPF 至AGND VREFPS 至AGND VREFNF 至AGND VREFNS 至AGND DGND至AGND TA 工业温度范围 存储温度范围 最大结温(TJMAX ) 功耗 TSSOP封装 θJA 热阻 θJC 热阻 引脚温度 焊接 ESD(人体模型) ?0.3 V至+34 V ?34 V至+0.3 V ?0.3 V至+34 V ?0.3 V至+7 V ?0.3 V至VCC + 3 V或+7 V(取较小者) ?0.3 V至IOVCC + 0.3 V或+7 V(取较小者) ?0.3 V至VDD + 0.3 V ?0.3 V至VDD + 0.3 V ?0.3 V至VDD + 0.3 V VSS ? 0.3 V至+0.3 V VSS ? 0.3 V至+0.3 V ?0.3 V至+0.3 V ?40°C至+125°C ?65°C至+150°C 150°C (TJ max ? TA )/θJA 143°C/W 45°C/W JEDEC工业标准 J-STD-020 1.5 kV 注意,超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 坏.这只是额定最值,不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下,器件能 够正常工作.长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性. 本器件为高性能集成电路,ESD额定值为1.5kV,对ESD(静 电放电)敏感.搬运和装配时应采取适当的防范措施. ESD(静电放电)敏感器件. 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电.尽管 本产品具有专利或专有保护电路,但在遇到高能量ESD时, 器件可能会损坏.因此,应当采取适当的ESD防范措施,以 避免器件性能下降或功能丧失. 连接到外部放大器的反相输入端.详情见"AD5781特性"部分. 模拟输出电压. 正基准检测电压输入.可以连接5 V至VDD ? 2.5 V范围内的电压.必须在此引脚和VREFPF 引脚上连接一个单位增益放 大器.详情见"AD5781特性"部分. 正基准驱动电压输入.可以连接5 V至VDD ? 2.5 V范围内的电压.必须在此引脚和VREFPS 引脚上连接一个单位增益放 大器.详情见"AD5781特性"部分. 正模拟电源连接.可以连接7.5 V至16.5 V范围内的电压.应将VDD 去耦至AGND. 低电平有效,复位逻辑输入引脚.置位此引脚时,AD5781返回上电状态. 低电平有效,清零逻辑输入引脚.置位此引脚可将DAC寄存器设置为用户自定义值(见表13)并更新DAC输出.输 出值取决于所用的DAC寄存器编码格式:二进制或二进制补码. 低电平有效加载DAC逻辑输入引脚.用于更新DAC寄存器和模拟输出.当永久接为低电平时,输出在SYNC的上 升沿更新.如果LDAC在写入周期保持高电平,输入寄存器会更新,但输出直到LDAC的下降沿才会更新输出. LDAC引脚不能悬空. 数字电源连接.可以连接2.7 V至5.5 V范围内的电压.应将VCC 去耦至DGND. 数字接口电源引脚.数字阈值电平参考施加于此引脚的电压.可以连接1.71 V至5.5 V范围内的电压.IOVCC 不得超 过VCC . 串行数据输出引脚.数据在串行时钟输入的上升沿输出. 串行数据输入引脚.该器件有一个24位移位寄存器.数据在串行时钟输入的下降沿输入寄存器. 串行时钟输入.数据在串行时钟输入的下降沿输入移位寄存器.数据以最高35 MHz的时钟速率进行传输. 低电平有效,数字接口同步输入引脚.这是输入数据的帧同步信号.当SYNC为低电平时,使能输入移位寄存 器,然后数据在后续时钟的下降沿输入移位寄存器.输入移位寄存器在SYNC的上升沿更新. 数字电路的接地基准引脚. 负基准驱动电压输入.可以连接+2.5V至0V范围内的电压.必须在此引脚和VREFNS 引脚上连接一个单位增益放大 器.详情见"AD5781特性"部分. 负基准检测电压输入.可以连接+2.5V至0V范围内的电压.必须在此引脚和VREFNF 引脚上连接一个单位增益放大 器.详情见"AD5781特性"部分. 负模拟电源连接.可以连接?16.5 V至?2.5 V范围内的电压.应将VSS 去耦至AGND. 模拟电路的接地基准引脚. 外部放大器的反馈连接.详情见"AD5781特性"部分. AD5781 Rev. 0 | Page 9 of 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VOUT VREFPS VREFPF CLR RESET VDD INV IOVCC VCC LDAC 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 AGND VSS VREFNS SYNC DGND VREFNF SDO SDIN SCLK RFB AD5781 TOP VIEW (Not to Scale) 09092-005 表6. 引脚功能描述 引脚编号 引脚名称 描述 1 INV 2 VOUT 3 VREFPS 4 VREFPF 5 VDD 6 RESET 7 CLR 8 LDAC 9 VCC 10 IOVCC 11 SDO 12 SDIN 13 SCLK 14 SYNC 15 DGND 16 VREFNF 17 VREFNS 18 VSS 19 AGND 20 RFB 引脚配置和功能描述 图5. 引脚配置 AD5781 Rev. 0 | Page 10 of 28 典型工作特性 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE INL ERROR (LSB) 09092-006 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = –10V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE INL ERROR (LSB) 09092-009 TA = +25°C TA = –40°C TA = +125°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE INL ERROR (LSB) 09092-007 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE DNL ERROR (LSB) 09092-010 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = –10V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE DNL ERROR (LSB) 09092-011 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 –0.2 –0.4 –0.6 –0.8 –1.0 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE INL ERROR (LSB) 09092-008 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +5V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 图6. 积分非线性误差与DAC代码的关系,±10 V范围 图9. 积分非线性误差与DAC代码的关系,X2增益模式 图7. 积分非线性误差与DAC代码的关系,+10 V范围 图10. 微分非线性误差与DAC代码的关系,±10 V范围 图8. 积分非线性误差与DAC代码的关系,+5 V范围 图11. 微分非线性误差与DAC代码的关系,+10 V范围 AD5781 Rev. 0 | Page 11 of 28 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE DNL ERROR (LSB) 09092-012 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +5V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 0 50000 100000 150000 200000 250000 DAC CODE DNL ERROR (LSB) 09092-013 TA = +25°C TA = –40°C TA = +125°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) INL ERROR (LSB) 09092-014 ±10V SPAN MAX INL +5V SPAN MAX INL +10V SPAN MIN INL +10V SPAN MAX INL ±10V SPAN MIN INL +5V SPAN MIN INL AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) DNL ERROR (LSB) 09092-015 ±10V SPAN MAX DNL +5V SPAN MAX DNL +10V SPAN MIN DNL +10V SPAN MAX DNL ±10V SPAN MIN DNL +5V SPAN MIN DNL AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0 –0.02 –0.04 –0.06 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) INL ERROR (LSB) 09092-016 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER INL MAX INL MIN 0.4 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) INL ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-017 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER INL MAX INL MIN 图12. 微分非线性误差与DAC代码的关系,+5 V范围 图15. 微分非线性误差与温度的关系 图13. 微分非线性误差与DAC代码的关系,X2增益模式 图16. 积分非线性误差与电源电压的关系,±10 V范围 图14. 积分非线性误差与温度的关系 图17. 积分非线性误差与电源电压的关系,+5 V范围 AD5781 Rev. 0 | Page 12 of 28 0.08 0.06 0.04 0.02 0 –0.02 –0.04 –0.06 –0.08 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) DNL ERROR (LSB) 09092-018 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER DNL MAX DNL MIN 0.10 0.05 0 –0.15 –0.10 –0.05 –0.20 –0.25 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) DNL ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-019 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER DNL MAX DNL MIN 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) ZERO-SCALE ERROR (LSB) 09092-020 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.14 0.12 0.10 0.04 0.06 0.08 0.02 0 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) ZERO-SCALE ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-021 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 –0.01 –0.02 –0.03 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) MID-SCALE ERROR (LSB) 09092-022 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.05 0 –0.15 –0.10 –0.05 –0.20 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) MID-SCALE ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-023 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 图18. 微分非线性误差与电源电压的关系,±10 V范围 图21. 零电平误差与电源电压的关系,+5 V范围 图19. 微分非线性误差与电源电压的关系,+5 V范围 图22. 中间电平误差与电源电压的关系,±10 V范围 图20. 零电平误差与电源电压的关系,±10 V范围 图23. 中间电平误差与电源电压的关系,+5 V范围 AD5781 Rev. 0 | Page 13 of 28 –0.015 –0.020 –0.025 –0.030 –0.035 –0.040 –0.045 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) FULL-SCALE ERROR (LSB) 09092-024 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 –0.01 –0.02 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) FULL-SCALE ERROR (LSB) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-025 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.30 –0.35 –0.40 –0.45 –0.50 –0.55 –0.60 –0.65 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 VDD/|VSS| (V) GAIN ERROR (ppm FSR) 09092-026 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.10 0.05 0 –0.35 –0.30 –0.25 –0.20 –0.15 –0.10 –0.05 –0.40 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) GAIN ERROR (ppm FSR) –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 09092-027 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.15 0.10 0.05 0 –0.05 –0.10 –0.15 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) INL ERROR (LSB) 09092-028 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER INL MAX INL MIN 0.10 0.05 0 –0.05 –0.10 –0.15 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) DNL ERROR (LSB) 09092-029 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER DNL MAX DNL MIN 图24. 满量程误差与电源电压的关系,±10 V范围 图27. 增益误差与电源电压的关系,+5 V范围 图25. 满量程误差与电源电压的关系,+5 V范围 图28. 积分非线性误差与基准电压的关系 图26. 增益误差与电源电压的关系,±10 V范围 图29.微分非线性误差与基准电压的关系 AD5781 Rev. 0 | Page 14 of 28 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) ZERO-SCALE ERROR (LSB) 09092-030 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.03 0.02 0.01 0 –0.01 –0.02 –0.03 –0.04 –0.05 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) MID-SCALE ERROR (LSB) 09092-031 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.04 0.03 0.02 0.01 0 –0.01 –0.02 –0.03 –0.04 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) FULL-SCALE ERROR (LSB) 09092-032 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.30 –0.35 –0.40 –0.45 –0.50 –0.55 –0.60 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 VREFP/|VREFN| (V) GAIN ERROR (ppm FSR) 09092-033 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.3 0.2 0.1 0 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 –0.5 –0.6 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) FULL-SCALE ERROR (LSB) 09092-034 ±10V SPAN +10V SPAN ±5V SPAN AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –15V 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) MID-SCALE ERROR (LSB) 09092-035 ±10V SPAN +10V SPAN ±5V SPAN AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –15V 图30. 零电平误差与基准电压的关系 图33. 增益误差与基准电压的关系 图31. 中间电平误差与基准电压的关系 图34. 满量程误差与温度的关系 图32. 满量程误差与基准电压的关系 图35. 中间电平误差与温度的关系 AD5781 Rev. 0 | Page 15 of 28 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0 0.2 –0.2 –0.4 –0.6 –0.8 –1.0 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) ZERO-SCALE ERROR (LSBs) 09092-036 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –15V ±10V SPAN +10V SPAN ±5V SPAN 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –55 –35 –15 5 25 45 65 85 105 125 TEMPERATURE (°C) GAIN ERROR (ppm FSR) 09092-037 ±10V SPAN +10V SPAN +5V SPAN AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –15V 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 1 TA = 25°C 2 3 4 5 LOGIC INPUT VOLTAGE (V) IOI CC (?A) 09092-038 6 IOVCC = 5V, LOGIC VOLTAGE INCREASING IOVCC = 5V, LOGIC VOLTAGE DECREASING IOVCC = 3V, LOGIC VOLTAGE INCREASING IOVCC = 3V, LOGIC VOLTAGE DECREASING 5 4 3 2 1 0 –1 –2 –3 –4 –5 –20 –15 –10 –5 0 5 10 15 20 VDD, VSS (V) I DD , I SS (mA) 09092-039 TA = 25°C IDD ISS 09092-040 CH3 5V CH4 5V 200ns 3 4 VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS OUTPUT UNBUFFERED LOAD = 10M?||20pF 09092-041 CH3 5V CH4 5V 200ns 3 4 VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS OUTPUT UNBUFFERED LOAD = 10M?||20pF 图36. 零电平误差与温度的关系 图39. 电源电流与电源电压的关系 图37. 增益误差与温度的关系 图40. 上升满量程电压阶跃 图38. IOICC 与逻辑输入电压的关系 图41. 下降满量程电压阶跃 AD5781 Rev. 0 | Page 16 of 28 35 30 25 20 15 10 5 0 –0.5 0 0.5 0x2013A 0x2007D 1.0 1.5 2.0 TIME (?s) V OUT (mV) 09092-042 TA = 25°C AD797 OUTPUT BUFFER WITH 25pF CCOMP VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = 0V X2 GAIN MODE 50 –50 40 –40 30 –30 20 –20 10 –10 0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 TIME (?s) OUTPUT VOLTAGE (mV) 09092-043 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V OUTPUT UNBUFFERED VREFP = +10V VREFN = –10V 0x20000 TO 0x1FFFF VREFP = +10V VREFN = –10V 0x1FFFF TO 0x20000 800 600 400 200 0 –200 –400 –600 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TIME (Seconds) OUTPUT VOLTAGE (nV) 09092-044 MID-SCALE CODE LOADED OUTPUT UNBUFFERED AD8676 REFERENCE BUFFERS TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V 350 300 250 200 150 100 50 0 –50 0 1 6 5 4 3 2 1 – TIME (?s) OUTPUT VOLTAGE (mV) 09092-049 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8675 OUTPUT BUFFER 图42. 125代码阶跃建立时间 图44. 电压输出噪声,0.1 Hz至10 Hz带宽 图43. 数模转换毛刺脉冲 图45. 消除输出箝位时的毛刺脉冲 AD5781 Rev. 0 | Page 17 of 28 . 术语 相对精度 相对精度或积分非线性(INL)是指DAC输出与通过DAC端 点的传递函数直线之间的最大偏差,单位为LSB.图6所示 为典型的INL误差与代码的关系图. 微分非线性(DNL) 微分非线性是指任意两个相邻码之间所测得变化值与理想 的1 LSB变化值之间的差异.最大±1 LSB的额定微分非线性 可确保单调性.此DAC可保证单调性.图10所示为典型的 DNL误差与代码的关系图. 线性误差长期稳定性 线性误差长期稳定性是指DAC线性度在较长时间内的稳定 程度.它用LSB表示,在500小时和1000小时的时间内和高 环境温度下进行测量. 零电平误差 零电平误差衡量将零电平代码(0x00000)载入DAC寄存器时 的输出误差.理想情况下,输出电压应为VREFNS .零电平 误差用LSB表示. 零电平误差温度系数 零电平误差温度系数衡量零电平误差随温度的变化,用ppm FSR/°C表示. 满量程误差 满量程误差衡量将满量程代码(0x3FFFF)载入DAC寄存器时 的输出误差.理想情况下,输出电压应为VREFPS ? 1 LSB. 满量程误差用LSB表示. 满量程误差温度系数 满量程误差温度系数衡量满量程误差随温度的变化,用ppm FSR/°C表示. 增益误差 增益误差是衡量DAC量程误差的指标,它是指DAC传递特 性的斜率与理想值之间的偏差,用满量程范围的ppm表示. 增益误差温度系数 增益误差温度系数衡量增益误差随温度的变化,用ppm FSR/°C表示. 中间电平误差 中间电平误差衡量将中间电平代码(0x20000)载入DAC寄存 器时的输出误差.理想情况下,输出电压应为(VREFPS ? VREFNS )/2 +VREFNS .中间电平误差用LSB表示. 中间电平误差温度系数 中间电平误差温度系数衡量中间电平误差随温度的变化, 用ppm FSR/°C表示. 输出压摆率 压摆率衡量对输出电压变化率的限制.AD5781输出电压的 压摆率由VOUT 引脚的容性负载与AD5781的3.4 kΩ输出阻抗 共同决定.压摆率的测量范围是输出电压变化的10%至90%,用V/μs表示. 输出电压建立时间 输出电压建立时间是指对于指定的电压变化,输出电压达 到并保持在指定电平所需的时间量.对于快速建立应用, 需要高速缓冲放大器作为AD5781的3.4kΩ输出阻抗与负载 间的缓冲,此时建立时间由放大器决定. 数模转换毛刺脉冲 数模转换毛刺脉冲是DAC寄存器中的编码输入变化时注入 到模拟输出的脉冲.它规定为毛刺的面积,用nV-s表示, 数字输入代码在主进位跃迁中改变1LSB时进行测量(参见 图43). 输出使能毛刺脉冲 输出使能毛刺脉冲是DAC输出接地箝位消除时注入到模拟 输出的脉冲.它规定为毛刺的面积,用nV-s表示(参见图 45). 数字馈通 数字馈通衡量从DAC的数字输入注入DAC的模拟输出的脉 冲,但在DAC输出未更新时进行测量.单位为nV-s,测量 数据总线上发生满量程编码变化时的情况,即全0至全1, 反之亦然. 无杂散动态范围(SFDR) 无杂散动态范围指DAC的可用动态范围,超出此范围,杂 散噪声就会干扰基波信号或使其失真.它用基波与DC至 全奈奎斯特带宽(DAC采样速率的一半或fS /2)范围内的最大 谐波或非谐波相关杂散的幅值之差来衡量.SFDR可在生成 数字正弦波信号时测量. 总谐波失真(THD) 总谐波失真是指DAC输出的谐波均方根和与基波的比值. 仅包括二次至五次谐波. AD5781 Rev. 0 | Page 18 of 28 直流电源抑制比 直流电源抑制比衡量输出电压对DAC电源直流变化的抑制 能力.它在电源电压的给定直流变化下测量,用μV/V表示. 交流电源抑制比(AC PSRR) 交流电源抑制比衡量输出电压对DAC电源交流变化的抑制 能力.它在电源电压的给定幅度和频率变化下测量,用分 贝(dB)表示. AD5781 Rev. 0 | Page 19 of 28 2R S0 2R S1 2R S11 2R E62 2R E61 2R E0 12-BIT R-R LADDER R R R 2R VREFPF VREFPS VREFNF VREFNS VOUT SIX MSBs DECODED INTO 63 EQUAL SEGMENTS 09092-053 . 表7. 输入移位寄存器格式 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB0 R/W R/W 寄存器地址 描述 X1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 工作原理 AD5781是一款高精度、快速建立、单通道、18位、串行输 入、电压输出DAC.VDD 电源电压范围为7.5V至16.5 V,VSS 电源电压范围为?16.5 V至?2.5 V.数据通过3线串行接口以 24位字格式写入AD5781.它内置一个上电复位电路,确保 DAC输出上电至0 V,VOUT 引脚通过约6 kΩ的内部电阻箝位 至AGND. DAC架构 AD5781的DAC架构由两个匹配的DAC部分组成.图46给 出了简化电路图.18位数据字的6个MSB经解码用于驱动63 个开关E0到E62.每个开关将63个匹配电阻之一连接到 VREFP 或VREFN 电压.数据字的其余12位驱动12位电压模式 R-R梯形网络的S0至S11开关.AD5781有一个3线串行接口 (SYNC、SCLK和SDIN),它与SPI、QSPI、MICROWIRE接 口标准及大多数DSP兼容(时序图参见图2). 图46. DAC梯形结构串行接口 输入移位寄存器 输入移位寄存器为24位宽.在工作速度最高可达35 MHz的 串行时钟输入SCLK的控制下,数据作为24位字以MSB优先 的方式载入器件.输入寄存器包括R/W位、3个地址位和 20个数据位,如表7所示.图2给出了这种操作的时序图. 寄存器地址 寄存器数据 表8. 输入移位寄存器解码 无操作(NOP);用于回读操作 写入DAC寄存器 写入控制寄存器 写入清零代码寄存器 写入软件控制寄存器 读取DAC寄存器 读取控制寄存器 读取清零代码寄存器 1 X表示无关. 回读 通过SDO引脚可以回读所有片内寄存器的内容.表8显示 了寄存器的解码情况.寻址一个待读取的寄存器后,数据 将通过SDO引脚在接下来的24个时钟周期输出.时钟必须 在SYNC为低电平时施加.当SYNC返回高电平时,SDO引 脚变为三态.当读取单个寄存器时,可以使用NOP功能输 出数据.如果读取一个以上的寄存器,则第一个待寻址寄 存器的数据可以在寻址第二个待读取寄存器的同时输出. 要完成一个回读操作,必须使能SDO引脚.SDO引脚默认 使能. 硬件控制引脚 加载DAC功能(LDAC) 数据传输到DAC的输入寄存器之后,有两种方法可以更新 DAC寄存器和DAC输出.根据SYNC和LDAC的状态,选择 两种更新模式之一:同步DAC更新或异步DAC更新. 同步DAC更新 在此模式下,当数据进入输入移位寄存器时LDAC要保持 为低电平.DAC输出在SYNC的上升沿更新. AD5781 Rev. 0 | Page 20 of 28 CONTROLLER DATA IN SYNC SDIN SCLK DATA OUT SERIAL CLOCK CONTROL OUT SDO SYNC SCLK SDO SYNC SCLK SDO SDIN SDIN *ADDITIONAL PINS OMITTED FOR CLARITY. AD5781* AD5781* AD5781* 09092-058 独立操作 串行接口采用连续式和非连续式两种串行时钟工作.如果 SYNC在正确的时钟周期数内保持为低电平,只能使用连 续的SCLK时钟源.在选通时钟模式下,必须采用包含确切 时钟周期数的突发时钟,在时钟周期结束后必须将SYNC 置为高电平来锁存数据.SYNC的第一个下降沿启动写周 期.SCLK必须在24个时钟下降沿后,才能将SYNC重新拉 高.如果在第24个SCLK下降沿之前拉高SYNC,写入的数 据无效.如果拉高SYNC前有超过24个SCLK下降沿,输入 数据同样无效.输入移位寄存器在SYNC的上升沿更新. 若需进行其他串行传输,必须将SYNC再次拉低.串行传 输结束后,数据自动从输入移位寄存器传送到寻址寄存 器.一旦写入周期完成,就可以在LDAC为高电平的同时 拉低SYNC,从而更新输出. 菊花链操作 对于包含数个器件的系统,可利用SDO引脚通过菊花链方 式将多个器件连接起来.菊花链模式有助于系统诊断和减 少串行接口线的数量.SYNC的第一个下降沿启动写周 期.当SYNC为低电平时,SCLK不断施加到输入移位寄存 器.如果施加了24个以上的时钟脉冲,则数据从移位寄存 器纹波输出并出现在SDO线路上.此数据在SCLK上升沿逐 个输出,并在SCLK的下降沿有效.将第一个器件的SDO连 接到菊花链中下一个器件的SDIN输入,可构建一个多器件 接口.系统中的每个器件都需要24个时钟脉冲,因此总时 钟周期数必须等于24 * N,其中N为菊花链中的AD5781器 件总数.当对所有器件的串行传输结束时,SYNC变为高 电平,这样可以锁存菊花链中各器件的输入数据,防止额 外的数据进入输入移位寄存器.串行时钟可以是连续时钟 或选通时钟. 如果SYNC在正确的时钟周期数内保持为低电平,只能使 用连续的SCLK时钟源.在选通时钟模式下,必须采用包含 确切时钟周期数的突发时钟,在时钟周期结束后必须将 SYNC置为高电平来锁存数据. 在任何一个菊花链序列中,写入DAC寄存器不应与写入任 何其它寄存器混合在一起.对菊花链器件的所有写入要么 是写入DAC寄存器,要么是写入控制寄存器、清零代码寄 存器或软件控制寄存器. 图47. 菊花链框图 AD5781 Rev. 0 | Page 21 of 28 表9. 硬件控制引脚真值表 LDAC CLR RESET 功能 X1 XX 1 0 X1 XX 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 片内寄存器 DAC寄存器 表10. DAC寄存器 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB2 DB1 DB0 R/W 寄存器地址 R/W 0 0 1 X1 XX 1 异步DAC更新 在此模式下,当数据进入输入移位寄存器时LDAC要保持 为高电平.在拉高LDAC后,通过拉低SYNC可以异步更新 DAC输出.此时在LDAC的下降沿进行更新. 复位功能(RESET) AD5781可以通过两种方式复位至上电状态:一是置位 RESET引脚,二是利用软件RESET控制功能(见表14).如果 RESET引脚不用,应将其硬连线至IOVCC . 异步清零功能(CLR) CLR引脚是在低电平有效的时候清零,允许输出清零至用 户自定义值.18位清零代码值写入清零代码寄存器(见表 13).CLR必须至少保持一段时间的低电平才能完成操作 (参见图2).当CLR信号变回高电平后,输出保持为清零值 (如果LDAC为高电平),直到新值载入DAC寄存器.当CLR 引脚为低电平时,无法用新值更新输出.清零操作还可通 过设置软件控制寄存器中的CLR位来执行(见表14). AD5781处于复位模式.无法对器件进行编程. AD5781返回到上电状态.所有寄存器都被设置为默认值. DAC寄存器加载清零代码寄存器值,并相应地设置输出. 输出根据DAC寄存器值进行设置. DAC寄存器加载清零代码寄存器值,并相应地设置输出. 输出根据DAC寄存器值进行设置. 输出保持为清零代码值. 输出根据DAC寄存器值进行设置. 输出保持为清零代码值. DAC寄存器加载清零代码寄存器值,并相应地设置输出. DAC寄存器加载清零代码寄存器值,并相应地设置输出. 输出保持为清零代码值. 输出根据DAC寄存器值进行设置. 1 X表示无关. 表10说明如何写入和读取DAC寄存器. DAC寄存器数据 18位数据 1 X表示无关. 以下方程式描述了DAC的理想传递函数: 其中: VREFN 是VREFNS 输入引脚上施加的负电压. VREFP 是VREFPS 输入引脚上施加的正电压. D为写入DAC的18位代码. AD5781 Rev. 0 | Page 22 of 28 表11. 控制寄存器 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19...DB11 DB10 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 R/W R/W 0 1 0 LIN COMP SDODIS BIN/2sC DACTRI OPGND RBUF 表12. 控制寄存器功能 功能 描述 RBUF OPGND DACTRI BIN/2sC SDODIS LIN COMP 0 0 0 0 1 1 0 0 表13. 清零代码寄存器 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB2 DB1 DB0 R/W R/W 0 1 1 X1 X1 控制寄存器 控制寄存器控制AD5781的工作模式. 寄存器地址 控制寄存器数据 保留 保留 保留 保留 这些位为保留位,应设置为零0. 输出放大器配置控制. 0:内部放大器A1上电,电阻RFB和R1串联,如图50所示.允许连接一个增益配置为2的外部放大器.详情见 "AD5781特性"部分. 1:(默认)内部放大器A1掉电,电阻RFB和R1并联,如图49所示;RFB与INV引脚之间的电阻为3.4 kΩ,等于DAC的 电阻.允许RFB和INV引脚对外部单位增益放大器进行输入偏置电流补偿.详情见"AD5781特性"部分. 输出接地箝位控制. 0: 消除DAC输出接地箝位,DAC处于正常模式. 1: (默认)DAC输出通过约6 kΩ电阻箝位至接地,DAC处于三态模式. DAC三态控制. 0: DAC处于正常工作模式. 1: (默认)DAC处于三态模式. DAC寄存器编码选择. 0: (默认)DAC寄存器使用二进制补码编码. 1: DAC寄存器使用偏移二进制编码. SDO引脚使能/禁用控制. 0: (默认)SDO引脚使能. 1: SDO引脚禁用(三态). 线性误差补偿,用于改变基准输入范围.详情见"AD5781特性"部分. (默认)基准输入范围:10 V及以下 基准输入范围:20 V 清零代码寄存器 当置位CLR引脚或CLR位时,清零代码寄存器设置DAC输出值.输出值取决于所用的DAC编码格式:二进制或二进制补码. 默认寄存器值为0. 寄存器地址 清零代码寄存器数据 18位数据 1 X表示无关. AD5781 Rev. 0 | Page 23 of 28 . 表14. 软件控制寄存器 MSB LSB DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB3 DB2 DB1 DB0 R/W 0 1 0 0 RESET CLR1 LDAC2 表15. 软件控制寄存器功能 功能 描述 LDAC CLR RESET 软件控制寄存器 这是一个只写寄存器,将1写入特定位相当于通过发送脉冲将相应的引脚拉低. 寄存器地址 软件控制寄存器数据 保留 1 如果LDAC引脚为低电平,CLR功能无效. 2 如果CLR引脚为低电平,LDAC功能无效. 此位设置为1可更新DAC寄存器和DAC输出. 此位设置为1可将DAC寄存器设置为用户自定义值(见表13)并更新DAC输出.输出值取决于所用的DAC寄存器编码 格式:二进制或二进制补码 此位设置为1可使AD5781返回上电状态. AD5781 Rev. 0 | Page 24 of 28 表16. AD5781输出状态真值表 DACTRI OPGND 输出状态 A1 6.8k? 6.8k? R1 RFB 18-BIT DAC VREFPS VREFPF VREFP VREFN VREFNS AD5781 1/2 AD8676 AD8675, ADA4898-1, ADA4004-1 1/2 AD8676 VREFNF RFB INV VOUT VOUT 09092-054 18-BIT DAC VREFPS 10pF VREFPF VREFP VREFN VREFNS AD5781 1/2 AD8676 AD8675, ADA4898-1, ADA4004-1 1/2 AD8676 VREFNF VOUT RFB RFB VOUT 09092-055 INV 6.8k? 6.8k? R1 AD5781特性 上电至0 V AD5781内置一个上电复位电路,它除了能将所有寄存器复 位至默认值以外,还能控制上电期间的输出电压.上电 时,DAC处于三态模式(其基准输入断开),DAC输出通过 约6 kΩ电阻箝位至AGND.DAC将保持此状态,直到通过 控制寄存器将其设置为其它状态.这个特性对于在DAC上 电过程中必须知道DAC输出状态的应用十分有用. 配置AD5781 上电之后,必须将AD5781置于正常工作模式才能对输出进 行编程.为此,必须对控制寄存器进行编程.DACTRI位 清零可使DAC脱离三态,OPGND位清零可消除输出箝 位.此时,输出将变为VREFN ,除非首先给DAC寄存器设置 了其它值. DAC输出状态 通过控制寄存器的DACTRI和OPGND位,可以将DAC输出 置于三种状态之一,如表16所示. 正常工作模式 输出通过约6 kΩ电阻箝位至AGND 输出为三态 输出通过约6 kΩ电阻箝位至AGND 线性补偿 AD5781的积分非线性(INL)会随着所施加的基准电压范围 不同而改变,可设置控制寄存器的LIN COMP位以补偿INL 的这种变化.本数据手册中的特性是在以下条件下获得 的:LIN COMP = 0000针对10 V及以下的基准电压范围, LIN COMP = 1100针对20 V的基准电压范围.LIN COMP位 的默认值为0000. 输出放大器配置 输出放大器可以通过多种方式连接到AD5781,具体取决于 所施加的基准电压和所需的输出电压范围. 单位增益配置 图48所示为输出放大器的单位增益配置,输出范围从VREFN 到VREFP . 输出放大器还有一种单位增益配置,该配置从放大器的输 入偏置电流中消除了失调,方法是在放大器的反馈路径中 插入一个阻值与DAC输出电阻相等的电阻.DAC输出电阻 为3.4 kΩ,通过并联连接R1和RFB ,就能在片内获得一个与 DAC电阻相等的电阻.由于这些电阻全部位于一个硅片 上,因此其温度系数彼此匹配.若要使能这种工作模式, 必须将控制寄存器的RBUF位设置为逻辑1.图49给出了输 出放大器连接到AD5781的方式.在此配置中,输出放大器 为单位增益,输出范围从VREFN 到VREFP .这种单位增益配置 允许在放大器反馈路径中放置一个电容,以提高动态性 能. 图48. 单位增益配置的输出放大器 图49. 带放大器输入偏置电流补偿的单位增益输出放大器 AD5781 Rev. 0 | Page 25 of 28 A1 6.8k? 6.8k? R1 RFB 18-BIT DAC VREFPS VREFPF VREFP VREFN = 0V VREFNS AD5781 1/2 AD8676 1/2 AD8676 VREFNF RFB INV VOUT 09092-056 10pF AD8675, ADA4898-1, ADA4004-1 VOUT 增益为2的配置 图50所示为增益配置为2的输出放大器.增益由内部匹配 的6.8 kΩ电阻设置,这些电阻恰好是DAC电阻的2倍,并具 有从外部放大器的输入偏置电流中消除失调的作用.在此 配置中,输出范围是从2 * VREFN ? VREFP 到VREFP .这种配置 可用来从单端基准输入(VREFN = 0 V)产生双极性输出范围. 若要使能这种工作模式,必须将控制寄存器的RBUF位设 置为逻辑0. 图50. 增益配置为2的输出放大器 AD5781 Rev. 0 | Page 26 of 28 09092-057 应用信息 典型工作电路 图51. 典型工作电路 图51所示为AD5781的典型工作电路,其中AD8676用作基 准电压缓冲器,AD8675用作输出缓冲器.为达到额定线性 度,基准输入端必须使用强制检测缓冲器.由于AD5781的 输出阻抗为3.4 kΩ,因此需要一个输出缓冲器来驱动低电 阻、高电容负载. 评估板 ADI公司提供AD5781评估板,旨在帮助设计者轻松地对器 件性能进行评估.AD5781评估套件包括已装配和测试的 AD5781 PCB.评估板连接到PC的USB端口,软件与评估 板一同提供,便于用户设置AD5781.软件可以在任何已安 装Microso ? Windows? XP (SP2)或Vista(32位)的PC上运行. EVAL-AD5781数据手册已发布,其中提供了评估板工作的 全部细节. AD5781 Rev. 0 | Page 27 of 28 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-153-AC 外形尺寸 20 1 11 10 PIN 1 6.60 6.50 6.40 6.40 BSC 4.50 4.40 4.30 SEATING PLANE 0.15 0.05 0.65 BSC 1.20 MAX 0.20 0.09 0.75 0.60 0.45 8° 0° 0.30 0.19 COPLANARITY 0.10 订购指南 型号1 温度范围 INL 封装描述 封装选项 AD5781BRUZ ±0.5 LSB RU-20 AD5781BRUZ-REEL7 ±0.5 LSB RU-20 AD5781ARUZ ±4 LSB RU-20 AD5781ARUZ-REEL7 ±4 LSB RU-20 图52. 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] (RU-20) 尺寸单位:mm ?40°C至+125°C ?40°C至+125°C ?40°C至+125°C ?40°C至+125°C 20引脚 TSSOP 20引脚 TSSOP 20引脚 TSSOP 20引脚 TSSOP 1 Z = 符合RoHS标准的器件. AD5781 Rev. 0 | Page 28 of 28 注释 ?2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D09092sc-0-7/11(0)