1ppm、20位、±1 LSB INL、 电压输出DAC AD5791 特性 功能框图 VCC VREFPF VREFPS 6.8k AD5791 IOVCC 6.8k A1 R1 RFB RFB INV SDIN INPUT SHIFT REGISTER AND CONTROL LOGIC SCLK SYNC SDO 20 DAC REG 20 20-BIT DAC VOUT 6k LDAC CLR POWER-ON-RESET AND CLEAR LOGIC RESET DGND 应用 医疗仪器 测试与测量 工业控制 高端科学和航空航天仪器 VDD VSS AGND VREFNF VREFNS 08964-001 分辨率：1ppm 积分非线性(INL)：1ppm 噪声频谱密度：7.5 nV/ Hz 长期线性稳定性：0.19 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 图1 表1. 配套器件 产品型号 AD8675 AD8676 ADA4898-1 描述 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 高电压、低噪声、低失真、单位增益稳定、 高速运算放大器 表2. 相关器件 产品型号 AD5781 描述 18位、0.5 LSB INL、电压输出DAC 概述 AD5791是一款单通道、20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 – 2.5V，负基准电压输入范围为VSS + 2.5 V至0V。相 对精度最大值为±1 LSB，保证工作单调性，微分非线性 (DNL)最大值为±1 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接口标准兼容。它内置上电复位电路，确保DAC上电 后输出至0 V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。 产品聚焦 1. 2. 3. 4. 5. 1 ppm精度。 宽电源电压范围：最高达±16.5V。 工作温度范围：−40°C至+125°C。 低噪声频谱密度：7.5 nV/√Hz。 低温度漂移：0.05ppm/°C。 Rev. 0 Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. www.analog.com Tel: 781.329.4700 Fax: 781.461.3113 ©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 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。 AD5791 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 串行接口 .................................................................................19 硬件控制引脚.........................................................................20 片内寄存器 .............................................................................21 AD5791特性 ....................................................................................24 上电至0 V................................................................................24 配置AD5791............................................................................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 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 Rev. 0 | Page 2 of 28 AD5791 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。 表3 参数 静态性能2 Resolution分辨率 积分非线性误差(相对精度) 微分非线性误差 最小值 20 −1 −1.5 −1.5 −3 −4 −1 −1.5 −2.5 线性误差长期稳定性5 满量程误差 满量程误差温度系数 零电平误差 零电平误差温度系数3 增益误差 增益误差温度系数3 中间电平误差 中间电平误差温度系数3 R1、RFB匹配 输出特性3 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 −3 −5 −9 −1.5 −2.5 −9 −6 −10 −20 −3 −3 −3 A、B级1 典型值 最大值 单位 ±0.25 +1 Bits LSB ±0.25 ±0.5 ±1 ±2 ±0.5 ±0.75 ±1 0.16 0.19 0.11 ±0.1 ±0.25 ±0.8 ±0.02 ±0.1 ±0.15 ±0.75 ±0.04 ±0.3 ±0.4 ±0.4 ±0.04 ±1 ±1 ±1 ±0.005 0.01 +1.5 +1.5 +3 +4 +1 +1.5 +2.5 VREFN +3 +5 +9 +1.5 +2.5 +9 +6 +10 +20 +3 +3 +3 VREFP LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB LSB ppm FSR/°C LSB LSB LSB ppm FSR/°C ppm FSR ppm FSR ppm FSR ppm FSR/°C LSB LSB LSB ppm FSR/°C % 测试条件/注释 B级，VREFP = +10 V，VREFN = −10 V， TA = 0°C至105°C B级，VREFP = +10 V，VREFN = −10 V B级，VREFP = 10 V，VREFN = 0 V3 B级，VREFP = 5 V，VREFN = 0 V3 A级4 VREFP = +10 V, VREFN = −10 V VREFP = 10 V, VREFN = 0 V VREFP = 5 V, VREFN = 0 V 500小时后，TA = 125°C 1000小时后，TA = 125°C 1000小时后，TA = 100°C VREFP = +10 V, VREFN = −10 V VREFP = 10 V, VREFN = 0 V3 VREFP = 5 V, VREFN = 0 V3 VREFP = +10 V, VREFN = −10 V VREFP = 10 V, VREFN = 0 V3 VREFP = 5 V, VREFN = 0 V3 VREFP = +10 V, VREFN = −10 V VREFP = 10 V, VREFN = 0 V3 VREFP = 5 V, VREFN = 0 V3 VREFP = +10 V, VREFN = −10 V VREFP = 10 V, VREFN = 0 V3 VREFP = 5 V, VREFN = 0 V3 50 1 1 V V/µs µs µs 10 V阶跃至0.02%，AD845输出缓冲器 500代码阶跃至±1 LSB，AD797输出缓冲器6 7.5 7.5 7.5 1.1 nV/√Hz nV/√Hz nV/√Hz µV p-p 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 15 5 1 45 nV-sec nV-sec nV-sec nV-sec 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 Rev. 0 | Page 3 of 28 AD5791 参数 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3 VREFP输入范围 VREFN输入范围 直流输入阻抗 输入电容 逻辑输入3 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)3 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3,9 交流电源抑制比3 最小值 A、B级1 典型值 0.4 3.4 6 最大值 100 97 5 VSS + 2.5 V 5 VDD − 2.5 V 0 单位 nV-sec kΩ kΩ 测试条件/注释 dB dB 1 kHz信号音，10 kHz采样速率 1 kHz信号音，10 kHz采样速率 V 6.6 kΩ 15 pF −1 +1 0.3 × IOVCC µA V V pF 0.4 V V µA pF 0.7 × IOVCC 5 IOVCC − 0.5 V ±1 3 7.5 VDD − 33 2.7 1.71 4.2 4 600 52 ±0.6 ±0.6 95 95 VSS + 33 −2.5 5.5 5.5 5.2 4.9 900 140 V V V V mA mA µA µA µV/V µV/V dB dB 温度范围：−40°C至+125°C，典型值+25°C，VDD = +15 V，VSS = −15 V，VREFP = +10 V，VREFN = −10 V。 利用AD8676BRZ基准电压缓冲器和AD8675ARZ输出缓冲器描述性能。 通过设计和特性保证，但未经生产测试。 4 对所有基准电压范围都有效。 5 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。 6 AD5791配置为X2增益模式，AD797使用25 pF补偿电容。 7 包括AD8676 BRZ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AD8676 BRZ基准电压缓冲器的PSRR。 1 2 3 Rev. 0 | Page 4 of 28 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 to 5.5 V, sinking 1 mA IOVCC = 1.71 V to 5.5 V, sourcing 1 mA 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 AD5791 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。 表4 参数 t1 2 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16 t17 t18 t19 t20 t21 t22 t23 1 2 限值1 IOVCC = 1.71 V 至 3.3 V IOVCC = 3.3 V 至 5.5 V 40 28 92 60 15 10 9 5 5 5 2 2 48 40 8 6 9 7 12 7 13 10 20 16 14 11 130 130 10 10 130 130 50 50 140 140 0 0 65 60 62 45 0 0 35 35 150 150 单位 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) 测试条件/注释 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 上升沿至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 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。 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。 Rev. 0 | Page 5 of 28 AD5791 t7 t1 SCLK 1 2 24 t3 t6 t2 t4 t5 SYNC t9 t8 SDIN DB23 DB0 t10 t12 t11 LDAC t14 t13 VOUT t14 t15 VOUT t16 CLR t17 VOUT t22 RESET 08964-002 t23 VOUT 图2. 写入模式时序图 t1 t18 SCLK 1 2 24 t3 t6 t21 t7 1 2 24 t2 t5 t4 t5 t18 SYNC SDIN t9 DB23 DB0 INPUT WORD SPECIFIES REGISTER TO BE READ NOP CONDITION t19 t20 DB23 SDO REGISTER CONTENTS CLOCKED OUT 图3. 回读模式时序图 Rev. 0 | Page 6 of 28 DB0 08964-003 t8 AD5791 SCLK t21 t1 t18 1 2 24 t3 t6 26 25 48 t2 t5 t4 SYNC SDIN t9 DB23 DB0 DB23 DB0 INPUT WORD FOR DAC N – 1 INPUT WORD FOR DAC N t20 SDO DB23 DB0 DB23 DB0 INPUT WORD FOR DAC N UNDEFINED 图4. 菊花链模式时序图 Rev. 0 | Page 7 of 28 t19 08964-004 t8 AD5791 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。 表5 参数 额定值 VDD 至 AGND VSS 至 AGND VDD至 V SS VCC 至 DGND IOVCC 至 DGND VOUT 至 AGND VREFPF 至 AGND VREFPS 至 AGND VREFNF 至 AGND VREFNS 至 AGND DGND 至 AGND −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 + 0.3 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 TA工业温度范围 存储温度范围 最大结温（TJMAX） −40°C 至 + 125°C −65°C 至 +150°C 150°C 功耗 TSSOP 封装 θJA 热阻 θJC 热阻 引脚温度 焊接 ESD(人体模型) (TJ max − TA)/θJA 数字输入至 DGND 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1.5 kV，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警告 143°C/W 45°C/W JEDEC 工业标准 J-STD-020 1.5 kV Rev. 0 | Page 8 of 28 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。 AD5791 引脚配置和功能描述 INV 1 20 RFB VOUT 2 19 AGND VREFPS 3 18 VSS VREFPF 4 AD5791 VDD 5 RESET 6 15 DGND CLR 7 14 SYNC LDAC 8 13 SCLK VCC 9 12 SDIN IOVCC 10 11 SDO 08964-005 17 VREFNS TOP VIEW (Not to Scale) 16 VREFNF 图5. 引脚配置 表6. 引脚功能描述 引脚编号 1 2 3 引脚名称 INV VOUT VREFPS 描述 连接到外部放大器的反相输入端。详情见“AD5791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“AD5791特性”部分。 4 VREFPF 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“AD5791特性”部分。 5 VDD 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。 6 7 RESET CLR 低电平有效复位逻辑输入引脚。置位此引脚时，AD5791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。 8 LDAC 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。 9 10 VCC IOVCC 11 12 SDO SDIN 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。 13 SCLK 14 SYNC 15 16 DGND VREFNF 数字电路的接地基准引脚。 负基准驱动电压输入。可以连接+2.5 V至0 V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“AD5791特性”部分。 17 VREFNS 负基准检测电压输入。可以连接+2.5 V至0 V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“AD5791特性”部分。 18 VSS 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。 19 20 AGND RFB 模拟电路的接地基准引脚。 外部放大器的反馈连接。详情见“AD5791特性”部分。 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。 Rev. 0 | Page 9 of 28 AD5791 典型工作特性 1.0 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.8 0.8 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.6 0.6 0.4 0 –0.2 –0.4 0 200000 400000 600000 DAC CODE 800000 1000000 –0.8 图6. 积分非线性误差与DAC代码的关系，±10 V范围 1.5 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C 0.6 DNL ERROR (LSB) –0.5 0 200000 800000 1000000 –0.2 –0.4 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C 0 1.5 1.5 DNL ERROR (LSB) 0.5 0 –0.5 –1.0 0 200000 400000 600000 DAC CODE 800000 1000000 800000 1000000 0.5 0 –0.5 –1.0 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 08964-008 VREFP = +5V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V –2.0 400000 600000 DAC CODE AD8676 REFERENCE BUFFERS VREFP = +10V VREFN = 0V AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V 1.0 1.0 –1.5 200000 图10. 微分非线性误差与DAC代码的关系，±10 V范围 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C 2.0 VREFP = +10V VREFN = –10V VDD = +15V VSS = –15V 0 –1.0 图7. 积分非线性误差与DAC代码的关系，10 V范围 2.5 1000000 0.2 –0.8 400000 600000 DAC CODE 800000 0.4 –0.6 VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V –1.0 INL ERROR (LSB) 400000 600000 DAC CODE AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.8 0 –2.5 200000 1.0 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.5 –1.5 0 TA = –40°C TA = +125°C TA = +25°C 图9. 积分非线性误差与DAC代码的关系，X2增益模式 08964-007 INL ERROR (LSB) 1.0 VREFP = +10V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V –0.6 08964-010 –1.0 –0.2 图8. 积分非线性误差与DAC代码的关系，5 V范围 –1.5 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C 0 200000 400000 600000 DAC CODE 800000 1000000 图11. 微分非线性误差与DAC代码的关系，10 V范围 Rev. 0 | Page 10 of 28 08964-011 –0.8 0 –0.4 VREFP = +10V VREFN = –10V VDD = +15V VSS = –15V –0.6 0.2 08964-009 INL ERROR (LSB) 0.2 08964-006 INL ERROR (LSB) 0.4 AD5791 2.0 TA = +125°C TA = +25°C TA = –40°C 1.5 1.0 VREFP = +5V VREFN = 0V VDD = +15V VSS = –15V ±10V SPAN MAX DNL +5V SPAN MAX DNL +10V SPAN MIN DNL +10V SPAN MAX DNL ±10V SPAN MIN DNL +5V SPAN MIN DNL 0.5 0.5 0 –0.5 –1.0 –0.5 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V –1.0 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 200000 400000 600000 DAC CODE 800000 1000000 –1.5 –55 08964-012 0 –35 图12. 微分非线性误差与DAC代码的关系，5 V范围 AD8676 REFERENCE BUFFERS 0.8 AD8675 OUTPUT BUFFER VREFP = +10V 0.6 VREFN = 0V VDD = +15V 0.4 VSS = –15V 125 16.0 16.5 INL ERROR (LSB) 0.4 –0.2 –0.4 0.3 0.1 0 –0.1 –0.8 –0.2 400000 600000 DAC CODE 800000 1000000 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.2 –0.6 200000 105 INL MAX 0.5 0 0 85 0.6 TA = +25°C TA = –40°C TA = +125°C 0.2 –1.0 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 图15. 微分非线性误差与温度的关系 INL MIN –0.3 12.5 08964-013 DNL ERROR (LSB) 1.0 –15 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 VDD/|VSS| (V) 15.5 08964-016 –1.5 –2.0 0 08964-015 DNL ERROR (LSB) DNL ERROR (LSB) 1.0 图16. 积分非线性误差与电源电压的关系，±10 V范围 图13. 微分非线性误差与DAC代码的关系，X2增益模式 1.5 2.0 ±10V SPAN MAX INL +5V SPAN MAX INL +10V SPAN MIN INL 1.5 +10V SPAN MAX INL ±10V SPAN MIN INL +5V SPAN MIN INL INL ERROR (LSB) 1.0 0.5 0 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.5 0 –0.5 –0.5 –1.5 –55 –1.0 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V –35 –15 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 85 105 125 INL MIN –1.5 7.5 8.5 9.5 10.5 –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 图17. 积分非线性误差与电源电压的关系，5 V范围 图14. 积分非线性误差与温度的关系 Rev. 0 | Page 11 of 28 08964-017 –1.0 08964-014 INL ERROR (LSB) INL MAX 1.0 AD5791 0.6 0.4 ZERO-SCALE ERROR (LSB) 0.5 0.2 0.1 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0 –0.1 –0.2 0.4 0.3 0.2 0.1 –0.3 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 VDD/|VSS| (V) 15.5 16.0 16.5 0 7.5 8.5 9.5 10.5 –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 图21. 零电平误差与电源电压的关系，5 V范围 图18. 微分非线性误差与电源电压的关系，±10 V范围 0.20 0.4 DNL MAX MIDSCALE ERROR (LSB) DNL ERROR (LSB) 0 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.4 –0.6 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.15 0.2 –0.2 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 08964-021 –0.4 12.5 08964-018 DNL MIN DNL MIN 0.10 0.05 0 –0.05 –0.10 –0.8 8.5 9.5 10.5 –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) –0.15 12.5 13.0 13.5 08964-019 –1.0 7.5 14.0 14.5 15.0 VDD/|VSS| (V) 15.5 16.0 16.5 08964-022 DNL ERROR (LSB) TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER DNL MAX 0.3 图22. 中间电平误差与电源电压的关系，±10 V范围 图19. 微分非线性误差与电源电压的关系，5 V范围 0.2 0.6 0.1 0.4 0.3 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.2 0.1 –0.1 –0.2 –0.3 –0.4 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.5 –0.6 0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 VDD/|VSS| (V) 15.5 16.0 16.5 图20. 零电平误差与电源电压的关系，±10 V范围 –0.7 7.5 8.5 9.5 10.5 –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 图23. 中间电平误差与电源电压的关系，5 V范围 Rev. 0 | Page 12 of 28 08964-023 MIDSCALE ERROR (LSB) 0 08964-020 ZERO-SCALE ERROR (LSB) 0.5 AD5791 0.10 TA = 25°C –0.035 VREFP = +10V VREFN = –10V –0.055 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0 –0.075 –0.095 –0.115 –0.135 –0.155 –0.05 –0.10 –0.15 –0.20 –0.25 –0.30 –0.175 14.0 14.5 15.0 VDD/|VSS| (V) 15.5 16.0 16.5 –0.40 7.5 8.5 9.5 10.5 –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 图27. 增益误差与电源电压的关系，5 V范围 0.6 0.20 0.4 0.15 0.2 INL ERROR (LSB) 0.25 0.10 TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.05 0 –0.05 7.5 8.5 9.5 10.5 –2.5 –3.9 –5.3 –6.7 0 INL MAX TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.2 –0.4 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) –0.6 5.0 INL MIN 5.5 6.0 6.5 08964-025 图25. 满量程误差与电源电压的关系，5 V范围 7.0 7.5 8.0 VREFP /|VREFN | (V) 8.5 9.0 9.5 10.0 图28：积分非线性误差与基准电压的关系 –0.30 0.4 TA = 25°C VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.35 0.2 DNL ERROR (LSB) –0.40 DNL MAX 0.3 –0.45 –0.50 –0.55 0.1 0 –0.1 –0.2 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.3 –0.4 –0.60 –0.65 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 VDD/|VSS| (V) 15.5 16.0 16.5 08964-026 –0.5 图26. 增益误差与电源电压的关系，±10 V范围 –0.6 5.0 DNL MIN 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 VREFP /|VREFN | (V) 8.5 9.0 9.5 图29：微分非线性误差与基准电压的关系 Rev. 0 | Page 13 of 28 10.0 08964-029 FULL-SCALE ERROR (LSB) 图24. 满量程误差与电源电压的关系，±10 V范围 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 16.5 VDD (V) –9.1 –10.5 –12.9 –14.2 –15.5 –16.5 VSS (V) 08964-027 13.5 08964-028 13.0 08964-024 –0.35 –0.195 12.5 GAIN ERROR (ppm FSR) TA = 25°C VREFP = +5V VREFN = 0V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.05 GAIN ERROR (ppm FSR) FULL-SCALE ERROR (LSB) –0.015 AD5791 0.60 –0.30 –0.35 GAIN ERROR (ppm FSR) 0.50 0.45 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 0.35 –0.45 –0.50 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 VREFP /|VREFN | (V) 8.5 9.0 9.5 10.0 –0.60 5.0 5.5 图30. 零电平误差与基准电压的关系 7.0 7.5 8.0 VREFP /|VREFN | (V) 1.5 FULL-SCALE ERROR (LSBs) 0.05 0 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER –0.05 –0.10 –0.15 1.0 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V ±10V SPAN +10V SPAN +5V SPAN 0 –1.0 –1.5 –2.0 6.5 7.0 7.5 8.0 VREFP /|VREFN | (V) 8.5 9.0 9.5 10.0 –3.0 –55 –35 –15 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 85 105 125 08964-034 6.0 08964-031 5.5 图34. 满量程误差与温度的关系 2.0 ±10V SPAN +10V SPAN +5V SPAN 0.10 MIDSCALE ERROR (LSBs) 1.6 0.05 0 –0.05 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 VREFP /|VREFN | (V) 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 8.5 9.0 9.5 10.0 08964-032 FULL-SCALE ERROR (LSB) 10.0 –0.5 1.8 –0.20 5.0 9.5 –2.5 0.15 –0.15 9.0 0.5 图31. 中间电平误差与基准电压的关系 –0.10 8.5 2.0 0.10 MIDSCALE ERROR (LSB) 6.5 图33. 增益误差与基准电压的关系 0.15 –0.20 5.0 6.0 08964-033 –0.55 08964-030 0.30 5.0 –0.40 图32. 满量程误差与基准电压的关系 0 –55 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V –35 –15 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 85 图35. 中间电平误差与温度的关系 Rev. 0 | Page 14 of 28 105 125 08964-035 ZERO-SCALE ERROR (LSB) 0.55 0.40 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER AD5791 5 5 ±10V SPAN +10V SPAN +5V SPAN 3 4 TA = 25°C IDD 3 2 1 1 IDD, ISS (mA) 2 0 –1 0 –1 –2 –2 AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V –4 –5 –55 –35 –15 –3 ISS –4 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 85 105 125 –5 –20 –15 图36. 零电平误差与温度的关系 4 GAIN ERROR (ppm FSR) 2 –5 0 5 VDD/VSS (V) 10 15 20 图39. 电源电流与电源电压的关系 ±10V SPAN +10V SPAN +5V SPAN AD8676 REFERENCE BUFFERS AD8675 OUTPUT BUFFER VDD = +15V VSS = –15V 3 –10 1 0 VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS OUTPUT UNBUFFERED LOAD = 10M ||20pF 3 –1 –2 –5 –55 –35 –15 5 25 45 65 TEMPERATURE (°C) 85 105 125 08964-037 –4 4 CH3 5V 图37. 增益误差与温度的关系 900 TA = 25°C 800 700 200ns 图40. 上升满量程电压阶跃 IOVCC = 5V, LOGIC VOLTAGE INCREASING IOVCC = 5V, LOGIC VOLTAGE DECREASING IOVCC = 3V, LOGIC VOLTAGE INCREASING IOVCC = 3V, LOGIC VOLTAGE DECREASING VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8676 REFERENCE BUFFERS OUTPUT UNBUFFERED LOAD = 10M ||20pF 500 3 400 300 100 4 0 0 1 2 3 4 LOGIC INPUT VOLTAGE (V) 5 6 图38. IOICC与逻辑输入电压的关系 CH3 5V CH4 5V 200ns 图41. 下降满量程电压阶跃 Rev. 0 | Page 15 of 28 08964-041 200 08964-038 IOICC (µA) 600 CH4 5V 08964-040 –3 08964-039 –3 08964-036 ZERO-SCALE ERROR (LSBs) 4 AD5791 35 800 30 VOUT (mV) 25 20 OUTPUT VOLTAGE (nV) TA = 25°C AD797 OUTPUT BUFFER WITH 25pF CCOMP VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = 0V X2 GAIN MODE 0x804E8 15 10 TA = 25°C VDD = +15V 600 VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V 400 MIDSCALE CODE LOADED OUTPUT UNBUFFERED AD8676 REFERENCE BUFFERS 200 0 –200 0x801F4 –400 0 0.5 1.0 1.5 2.0 TIME (µs) –600 08964-042 0 –0.5 0 40 20 VREFP = +10V VREFN = –10V 0x7FFFF TO 0x80000 10 0 –10 –20 –30 7 8 9 10 250 200 150 100 50 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 TIME (µs) 3.0 3.5 4.0 –50 –1 0 1 2 3 TIME (µs) 4 图45. 消除输出箝位时的毛刺脉冲 图43. 数模转换毛刺脉冲 Rev. 0 | Page 16 of 28 5 6 08964-049 0 –40 –50 4 5 6 TIME (Seconds) TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V VREFP = +10V VREFN = –10V AD8675 OUTPUT BUFFER 300 08964-043 OUTPUT VOLTAGE (mV) 30 3 350 TA = 25°C VDD = +15V VSS = –15V OUTPUT UNBUFFERED OUTPUT VOLTAGE (mV) VREFP = +10V VREFN = –10V 0x80000 TO 0x7FFFF 2 图44. 电压输出噪声，0.1 Hz至10 Hz带宽 图42. 500代码阶跃建立时间 50 1 08964-044 5 AD5791 术语 相对精度 中间电平误差温度系数 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。 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。 微分非线性(DNL) 压摆率衡量对输出电压变化率的限制。AD5791输出电压的 压摆率由VOUT引脚的容性负载与AD5791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。 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 输出压摆率 输出电压建立时间 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。 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AD5791的3.4 kΩ输出阻抗与负载间的缓 冲，此时建立时间由放大器决定。 零电平误差 数模转换毛刺脉冲 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。 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-sec表示， 数字输入代码在主进位跃迁中改变1 LSB时进行测量(参见图 43)。 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。 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-sec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-秒，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) 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 (V REFPS − VREFNS)/2 +VREFNS。中间电平误差用LSB表示。 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。 Rev. 0 | Page 17 of 28 AD5791 交流电源抑制比(AC PSRR) 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。 Rev. 0 | Page 18 of 28 AD5791 工作原理 R 2R R VOUT 2R 2R ..................... 2R 2R 2R .......... 2R S0 S1 ..................... S11 E62 E61.......... E0 VREFPF VREFPS VREFNF VREFNS 14-BIT R-2R LADDER DAC架构 AD5791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。20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14位驱动14位电压 模式R-2R梯形网络的S0至S13开关。为确保获得额定性 能，基准输入必须利用外部放大器进行强制检测。 R 08964-050 AD5791是一款高精度、快速建立、单通道、20位、串行 输入、电压输出DAC。VDD电源电压范围为7.5 V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AD5791。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。 SIX MSBs DECODED INTO 63 EQUAL SEGMENTS 图46. DAC梯形结构 串行接口 AD5791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)。 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50 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个寄存器位，如表7所示。图2给出了这种操作的 时序图。 表7. 输入移位寄存器格式 MSB DB23 R/W LSB DB22 DB21 寄存器地址 DB20 表8. 输入移位寄存器解码 R/W 寄存器地址 X 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 X表示无关。 0 0 1 1 0 0 1 1 描述 0 1 0 1 0 1 0 1 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 Rev. 0 | Page 19 of 28 DB19 DB0 寄存器数据 AD5791 独立操作 串行接口可以采用连续式和非连续式串行时钟工作。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SYNC为高电平的同时拉低LDAC，从而更新输出。 CONTROLLER DATA OUT AD5781* SDIN SERIAL CLOCK SCLK CONTROL OUT SYNC DATA IN SDO SDIN AD5781* SCLK SYNC SDO 菊花链操作 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。 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。 SDIN AD5781* SCLK SYNC SDO *ADDITIONAL PINS OMITTED FOR CLARITY. 08964-058 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AD5791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。 图47. 菊花链框图 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。 Rev. 0 | Page 20 of 28 AD5791 异步DAC更新 异步清零功能(CLR) 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SYNC后，通过拉低LDAC可以异步更新 DAC输出。此时在LDAC的下降沿进行更新。 CLR引脚是低电平有效清零，允许输出清零至用户自定义 值。20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)。 复位功能(RESET) AD5791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。 表9. 硬件控制引脚真值 LDAC CLR RESET X X1 0 0 1 X X1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 功能 AD5791处于复位模式。无法对器件进行编程。 AD5791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。 X表示无关。 片内寄存器 DAC寄存器 表10说明如何写入和读取DAC寄存器。 表10. DAC寄存器 MSB DB23 R/W DB22 DB21 寄存器地址 DB20 LSB R/W 0 0 1 以下方程式描述了DAC的理想传递函数： VOUT = (VREFP - V REFN ) × D + V 2 20 REFN 其中： VREFN是VREFN输入引脚上施加的负电压。 VREFP是VREFP输入引脚上施加的正电压。 D为写入DAC的20位代码。 Rev. 0 | Page 21 of 28 DB19 DB0 DAC寄存器地址 20位数据 AD5791 控制寄存器 控制寄存器控制AD5791的工作模式。 表11. 控制寄存器 MSB DB23 LSB DB20 DB19…DB11 DB10 R/W DB22 DB21 寄存器地址 R/W 0 0 保留 保留 1 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 控制寄存器数据 LIN COMP SDODIS DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 BIN/2sC DACTRI OPGND RBUF 保留 表12. 控制寄存器功能 功能 保留 RBUF 描述 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。允许连接一个增益为配置2的外部放大器。详情 见“AD5791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“AD5791特性”部 分。 OPGND 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。 DACTRI 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)。 BIN/2sC SDODIS LIN COMP 线性误差补偿，用于改变基准输入范围。详情见“AD5791特性”部分。 0 0 0 0 (默认)基准输入范围：10 V及以下 1 0 0 1 基准输入范围：10 V至12 V 1 0 1 0 基准输入范围：12 V至16 V 1 0 1 1 基准输入范围：16 V至19 V 1 1 0 0 基准输入范围：19 V至20 V R/W 读/写选择位。 0：寻址AD5791进行写操作。 1：寻址AD5791进行读操作。 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。 表13. 清零代码寄存器 MSB DB23 R/W DB22 DB21 寄存器地址 DB20 LSB R/W 0 1 1 Rev. 0 | Page 22 of 28 DB19 DB0 清零代码寄存器数据 20位数据 AD5791 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。 表14. 软件控制寄存器 MSB DB23 R/W DB22 0 1 1 2 LSB DB21 寄存器地址 0 DB20 0 DB19 DB3 保留 DB2 DB1 软件控制寄存器数据 RESET CLR 1 如果LDAC引脚为低电平，CLR功能无效。 如果CLR引脚为低电平，LDAC功能无效。 表15. 软件控制寄存器功能 功能 LDAC CLR RESET 描述 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AD5791返回上电状态。 Rev. 0 | Page 23 of 28 DB0 LDAC 2 AD5791 AD5791特性 上电至0 V 单位增益配置 AD5791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 k Ω电阻箝位至接地。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。 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。 VREFP 1/2 AD8676 VREFPF 配置AD5791 上电之后，必须将AD5791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。 A1 6.8k 10pF VOUT 20-BIT DAC VOUT VREFNS AD8675, ADA4898-1 AD5791 08964-053 1/2 AD8676 表16. AD5791输出状态真值表 VREFN = 0V 输出状态 图48. 单位增益配置的输出放大器 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 AD5791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。针对10 V至20 V的基准电压范围，可以设置中 间的LIN COMP值，如表12所示。 输出放大器配置 输出放大器可以通过多种方式连接到AD5791，具体取决于 所施加的基准电压和所需的输出电压范围。 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AD5791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。 VREFP 1/2 AD8676 VREFPF VREFPS RFB R1 6.8k 6.8k INV 20-BIT DAC VREFNF RFB VOUT VREFNS 10pF VOUT AD8675, ADA4898-1 AD5791 1/2 AD8676 VREFN 图49. 带放大器输入偏置电流补偿的单位增益输出放大器 Rev. 0 | Page 24 of 28 08964-052 OPGND 0 1 0 1 RFB RFB INV VREFNF 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。 R1 6.8k DAC输出状态 DACTRI 0 0 1 1 VREFPS AD5791 VREFP 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。 1/2 AD8676 VREFPF VREFPS A1 R1 6.8k RFB RFB 6.8k 10pF INV VOUT 20-BIT DAC VOUT VREFNS VREFNF AD8675, ADA4898-1 AD5791 VREFN = 0V 图50. 增益配置为2的输出放大器 Rev. 0 | Page 25 of 28 08964-053 1/2 AD8676 AD5791 应用信息 08964-054 典型工作电路 图51. 典型工作电路 图51所示为AD5791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 AD5791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。 Rev. 0 | Page 26 of 28 AD5791 外形尺寸 6.60 6.50 6.40 20 11 4.50 4.40 4.30 1 6.40 BSC 10 PIN 1 0.65 BSC 1.20 MAX 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 0.30 0.19 0.20 0.09 8° 0° SEATING PLANE 0.75 0.60 0.45 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-153-AC 图52. 20引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP] (RU-20) 尺寸单位：mm 订购指南 型号1 AD5791BRUZ AD5791ARUZ 1 温度范围 −40°C 至 +125°C −40°C 至 +125°C INL ±1.5 LSB ±4 LSB Z = 符合RoHS标准的器件。 Rev. 0 | Page 27 of 28 封装描述 20引脚 TSSOP 20引脚 TSSOP 封装选项 RU-20 RU-20 AD5791 注释 ©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D08964-0-7/10(0) Rev. 0 | Page 28 of 28