LTC1451 LTC1452/LTC1453 LTC1451 LTC1452/LTC1453 SO-8パッケージ 12ビット・レール-トゥ-レール マイクロパワーDAC 特長 概要 ■ LTC®1451/LTC1452/LTC1453は、SO-8パッケージに収納 された完全な単一電源、レール-トゥ-レール電圧出力の 12ビット・デジタル−アナログ・コンバータ（DAC）です。 出力バッファ・アンプと使いやすい3線式カスケード接続 可能なシリアル・インタフェースを内蔵しています。 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 12ビット分解能 バッファされた真のレール-トゥ-レール電圧出力 3V動作（LTC1453）、ICC：250µA（TYP） 5V動作（LTC1451）、ICC：400µA（TYP） 3V∼5V動作（LTC1452）、ICC：225µA（TYP） 内蔵リファレンス：2.048V（LTC1451） 1.220V（LTC1453） 乗算バージョン（LTC1452） パワーオン・リセット SO-8パッケージで供給 3線式カスケード接続可能なシリアル・インタフェース 最大DNL誤差：0.5LSB 低コスト アプリケーション ■ ■ ■ ■ LTC1451は、2.048Vの内蔵リファレンスと4.095Vのフル スケール出力を備えています。4.5V∼5.5Vの単一電源で 動作します。 LTC1452は、リファレンス入力電圧の2倍のフルスケー ル出力をもつ乗算型DACです。2.7V∼5.5Vの単一電源で 動作します。 LTC1453は 、1.22V内 蔵 リ フ ァ レ ン ス と 2.5Vの フ ル ス ケール出力を備えています。2.7V∼5.5Vの単一電源で動 作します。 LTC1451ファミリは消費電流が少ないため、バッテリ駆 動アプリケーションに最適です。コンパクトな8ピンSO パッケージで供給され、外付け部品なしで動作するため、 最も小型の12ビットDACシステムを実現できます。 デジタル校正 工業用プロセス制御 自動試験装置 セルラー電話 、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 U TYPICAL APPLICATION Differential Nonlinearity vs Input Code Daisy-Chained Control Outputs 5V 0.5 0.1µF VCC CLK µP LTC1451 VOUT CS/LD DOUT VREF CONTROL OUTPUT 1 GND DNL ERROR (LSB) DIN 0.0 0.1µF DIN VCC CLK CS/LD LTC1451 DOUT VREF VOUT CONTROL OUTPUT 2 GND –0.5 0 512 1024 1536 2048 2560 3072 3584 4095 CODE 1451/2/3 TA02 TO NEXT DAC 6-58 1451/2/3 TA01 LTC1451 LTC1452/LTC1453 W W U W ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS VCC to GND .............................................. – 0.5V to 7.5V TTL Input Voltage .................................... – 0.5V to 7.5V VOUT .............................................. – 0.5V to VCC + 0.5V REF ................................................ – 0.5V to VCC + 0.5V Maximum Junction Temperature ......... – 65°C to 125°C Operating Temperature Range Commercial ........................................... 0°C to 70°C Industrial ......................................... – 40°C to 85°C Storage Temperature Range ................ – 65°C to 150°C Lead Temperature (Soldering, 10 sec)................. 300°C U W U PACKAGE/ORDER I FOR ATIO CLK 1 8 VCC DIN 2 7 VOUT CS/LD 3 6 REF DOUT 4 5 GND N8 PACKAGE 8-LEAD PDIP S8 PART MARKING ORDER PART NUMBER TOP VIEW S8 PACKAGE 8-LEAD PLASTIC SO TJMAX = 125°C, θJA = 100°C/W (N8) TJMAX = 125°C, θJA = 150°C/W (S8) LTC1451CN8 LTC1452CN8 LTC1453CN8 LTC1451IN8 LTC1452IN8 LTC1453IN8 1451C 1451I 1452C 1452I 1453C 1453I LTC1451CS8 LTC1452CS8 LTC1453CS8 LTC1451IS8 LTC1452IS8 LTC1453IS8 Consult factory for Military grade parts. ELECTRICAL CHARACTERISTICS VCC = 4.5V to 5.5V (LTC1451), 2.7V to 5.5V (LTC1452/LTC1453), internal or external reference (VREF ≤ VCC /2), VOUT and REF unloaded, TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted. SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS DAC Resolution ● DNL Differential Nonlinearity Guaranteed Monotonic (Note 1) INL Integral Nonlinearity TA = 25°C (Note 1) VOS Offset Error TA = 25°C VOSTC Offset Error Temperature Coefficient VFS Full-Scale Voltage Full-Scale Voltage Temperature Coefficient Bits ● ±0.5 LSB ● ±3.5 ±4 LSB LSB ● ±12 ±18 mV mV ±15 µV/°C When Using Internal Reference, LTC1451, TA = 25°C LTC1451 ● 4.065 4.045 4.095 4.095 4.125 4.145 V V External 2.048V Reference, VCC = 5V, LTC1452 ● 4.075 4.095 4.115 V ● 2.470 2.460 2.500 2.500 2.530 2.540 V V When Using Internal Reference, LTC1453, TA = 25°C LTC1453 VFSTC 12 When Using Internal Reference, LTC1451 When Using External 2.048V Reference, LTC1452 When Using Internal Reference, LTC1453 ± 0.10 ±0.02 ±0.10 LSB/°C LSB/°C LSB/°C 6-59 LTC1451 LTC1452/LTC1453 ELECTRICAL CHARACTERISTICS VCC = 4.5V to 5.5V (LTC1451), 2.7V to 5.5V (LTC1452/LTC1453), internal or external reference (VREF ≤ VCC /2), VOUT and REF unloaded, TA = TMIN to TMAX, unless otherwise noted. SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS 2.008 1.195 2.048 1.220 2.088 1.245 V V Reference (LTC1451/LTC1453) Reference Output Voltage LTC1451 LTC1453 ● ● ±0.08 Reference Output Temperature Coefficient Reference Line Regulation ● 0.7 ±2 0.2 0.6 ± 1.5 ±3 LSB LSB VCC /2 V Reference Load Regulation 0 ≤ IOUT ≤ 100µA, LTC1451 LTC1453 ● ● Reference Input Range VREF ≤ VCC – 1.5V ● Reference Input Resistance ● 8 Reference Input Capacitance Short-Circuit Current LSB/°C 14 30 15 REF Shorted to GND ● LSB/V kΩ pF 80 mA 5.5 5.5 5.5 V V V 620 350 500 µA µA µA Power Supply VCC Positive Supply Voltage For Specified Performance, LTC1451 LTC1452 LTC1453 ● ● ● 4.5 2.7 2.7 ICC Supply Current 4.5V ≤ VCC ≤ 5.5V (Note 4), LTC1451 2.7V ≤ VCC ≤ 5.5V (Note 4), LTC1452 2.7V ≤ VCC ≤ 5.5V (Note 4), LTC1453 ● ● ● 300 120 150 Short-Circuit Current Low VOUT Shorted to GND ● 100 mA Short-Circuit Current High VOUT Shorted to VCC ● 120 mA Output Impedance to GND Input Code = 0 ● 120 Ω Voltage Output Slew Rate (Note 2) ● Voltage Output Settling Time (Notes 2, 3) to ±0.5LSB 400 225 250 Op Amp DC Performance 40 AC Performance Digital Feedthrough SINAD 6-60 0.5 1.0 V/µs 14 µs 0.3 nV • s AC Feedthrough REF = 1kHz, 2VP-P, LTC1452 – 95 dB Signal-to-Noise + Distortion REF = 1kHz, 2VP-P, (Code: All 1s) LTC1452 85 dB LTC1451 LTC1452/LTC1453 ELECTRICAL CHARACTERISTICS VCC = 5V (LTC1451LTC1452), VCC = 3V (LTC1453), TA = TMIN to TMAX SYMBOL PARAMETER CONDITIONS LTC1451/LTC1452 MIN TYP MAX MIN 2.4 2.0 LTC1453 TYP MAX UNITS Digital I/O VIH Digital Input High Voltage ● VIL Digital Input Low Voltage ● 0.8 0.6 V VOH Digital Output High Voltage IOUT = – 1mA ● VCC – 1.0 VCC – 0.7 V VOL Digital Output Low Voltage IOUT = 1mA ● ILEAK Digital Input Leakage V = GND to VCC ● ±10 ±10 µA CIN Digital Input Capacitance Guaranteed by Design Not Subject to Test ● 10 10 pF 40 60 ns 0.4 V 0.4 V Switching t1 DIN Valid to CLK Setup ● t2 DIN Valid to CLK Hold ● 0 0 ns t3 CLK High Time ● 40 60 ns t4 CLK Low Time ● 40 60 ns t5 CS/LD Pulse Width ● 50 80 ns t6 LSB CLK to CS/LD ● 40 60 ns t7 CS/LD Low to CLK ● 20 30 ns t8 DOUT Output Delay ● 150 220 ns t9 CLK Low to CS/LD Low ● 20 30 ns CLOAD = 15pF The ● denotes specifications which apply over the full operating temperature range. Note 1: Nonlinearity is defined from the first code that is greater than or equal to the maximum offset specification to code 4095 (full scale). Note 2: Load is 5kΩ in parallel with 100pF. Note 3: DAC switched between all 1s and the code corresponding to VOS for the part, i.e., LTC1451: code 18; LTC1453: code 30. Note 4: Digital inputs at 0V or VCC. U W TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS LTC1451 Minimum Supply Voltage vs Load Current 5.4 4.50 4.25 MINIMUM SUPPLY VOLTAGE (V) 5.2 5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 4.0 0.0001 0.001 450 ∆VOUT < 1LSB 440 430 4.00 SUPPLY CURRENT (µA) ∆VOUT < 1LSB MINIMUM SUPPLY VOLTAGE (V) LTC1451 Supply Current vs Temperature LTC1453 Minimum Supply Voltage vs Load Current 3.75 3.50 3.25 3.00 2.75 0.01 0.1 1 LOAD CURRENT (mA) 10 100 1451/2/3 G01 410 VCC = 5.5V 400 390 VCC = 4.5V VCC = 5V 380 370 2.50 2.25 0.0001 0.001 420 360 0.01 0.1 1 LOAD CURRENT (mA) 10 100 1451/2/3 G02 350 –55 –25 35 65 5 TEMPERATURE (°C) 95 125 1451/2/3 G03 6-61 LTC1451 LTC1452/LTC1453 U W TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS LTC1451 Supply Current vs Logic Input Voltage 4.5 ALL DIGITAL INPUTS TIED TOGETHER 4.0 FULL SCALE RL TIED TO GND 3.5 0.95 OUTPUT SWING (V) SUPPLY CURRENT (mA) 1000 0.85 0.75 0.65 3.0 2.5 VCC = 5V 2.0 1.5 0.55 1.0 0.45 ZERO SCALE RL TIED TO VCC 0.5 OUTPUT PULL-DOWN VOLTAGE (mV) 1.15 1.05 LTC1451 Pull-Down Voltage vs Output Sink Current Capability LTC1451 Output Swing vs Load Resistance 0 0.35 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 LOGIC INPUT VOLTAGE (V) 100 1k LOAD RESISTANCE (Ω) 10 125°C 100 25°C 10 –55°C 1 0.1 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 OUTPUT SINK CURRENT (mA) 10k 1451/2/3 G06 1451/2/3 G05 1451/2/3 G04 LTC1451 Offset Voltage vs Temperature LTC1451 Integral Nonlinearity (INL) LTC1451 Differential Nonlinearity (DNL) 0.5 900 100 2.0 1.6 1.2 700 600 500 ERROR (LSB) 0.8 DNL ERROR (LSB) OFFSET VOLTAGE (µV) 800 0.0 0.4 0 –0.4 –0.8 VCC = 5V INTERNAL REFERENCE TA = 25°C –1.2 400 –1.6 300 –55 –0.5 –25 35 65 5 TEMPERATURE (°C) 95 125 –2.0 0 512 1024 1536 2048 2560 3072 3584 4095 CODE LTC1452 Total Harmonic Distortion + Noise vs Frequency TOTAL HARMONIC DISTORTION + NOISE (dB) 512 1024 1536 2048 2560 3072 3584 4095 CODE 1451/2/3 TA02 1451/2/3 G07 1451/2/3 G09 LTC1451 Broadband Output Noise –40 –50 VCC = 5V VIN = 2VP-P VOUT = 4VP-P –60 0.2LSB/DIV –70 –80 –90 –100 50 100 10k 1k FREQUENCY (Hz) 100k 5ms/DIV CODE = FFFH BW = 3Hz TO 1.4MHz GAIN = 1000 1451/2/3 G10 1451/2/3 G08 6-62 0 LTC1451 LTC1452/LTC1453 ピン機能 CLK：シリアル・インタフェース・クロック用TTLレベ ル入力。 DOUT：シリアル・クロックの立上りエッジで有効にな るシフト・レジスタの出力。 DIN：シリアル・インタフェース・データ用TTLレベル 入力。DINピン上のデータは、シリアル・クロックの立 上りエッジでシフト・レジスタにラッチされます。 GND：グランド。 REF：内部リファレンスの出力およびDAC抵抗ラダー への入力。LTC1452にはVCC/2までの電圧の外部リファ レンスを使用できます。 CS/LD：シリアル・インタフェース・イネーブルおよび 負荷制御用のTTLレベル入力。CS/LDが“L”になると、 CLK信号がイネーブルされ、そのクロックでデータを入 力することができます。CS/LDが“H”にプルアップされ ると、シフト・レジスタからDACレジスタにデータが ロードされ、DAC出力が更新されます。 VOUT：バッファされたDAC出力。 VCC：正電源入力。4.5V ≤ VCC ≤ 5.5V（LTC1451）、2.7V ≤ VCC ≤ 5.5V（LTC1452/LTC1453）。グランドへのバイパ ス・コンデンサが必要です。 W BLOCK DIAGRA 8 VCC CLK 1 LD DIN 2 12-BIT SHIFT REGISTER + 12-BIT DAC DAC REGISTER 7 VOUT – CS/LD 3 REFERENCE LTC1451: 2.048V LTC1453: 1.22V POWER-ON RESET 6 REF DOUT 4 5 GND 11451/2/3 BD WU W TI I G DIAGRA t1 t2 t6 CLK t4 t7 t3 t9 DIN B11 MSB B0 PREVIOUS WORD CS/LD DOUT B0 LSB B1 B10 t8 B11 PREVIOUS WORD B10 t5 B1 B0 B11 CURRENT WORD 1451/2/3 TD 6-63 LTC1451 LTC1452/LTC1453 定義 分解能（n）：分解能はデジタル入力ビット数nとして定義 されます。フルスケール・レンジを分割するDAC出力 の状態数（2n）を定義します。分解能は直線性を意味しま せん。 フルスケール電圧（VFS）：これはすべてのビットが1に セットされたときのDACの出力です。 電圧オフセット誤差（VOS）：DACにすべてゼロがロード されたときの出力の理論的電圧です。出力アンプは真の 負のオフセットをもつことができますが、このデバイス は単一電源で動作するため、出力はゼロ以下になりませ ん。オフセットが負の場合、出力はほぼ0Vに保持さ れ、図1に示す伝達曲線になります。このデバイスのオ フセットは、次のような最大オフセット仕様に相当する コードで測定されます： VOS＝VOUT − [(コード×VFS)/(2n −1)] 積分非直線性（INL）：エンド・ポイントINLは、DAC伝 達曲線のエンド・ポイントを通過する直線からの最大偏 差です。このデバイスは単一電源で動作し、出力はゼロ 以下にならないため、直線性はフルスケールと最大オフ セット仕様に相当するコードの間で測定されます。与え られた入力コードでのINL誤差は、次のとおり計算され ます： INL ＝ [VOUT − VOS − (VFS − VOS)(コード/4095)] LSB VOUT ＝ 与えられた入力コードで測定したDACの 出力電圧。 微分直線性誤差（DNL）：DNLは、任意の2つの隣接する コード間で測定した変化と理想的な1LSB変化の違いで す。任意の2つコード間のDNL誤差は、次のとおり計算 されます： DNL ＝ (△VOUT − LSB)/LSB 最下位ビット（LSB）：1LSBは2つの連続したコードの理 想的な電圧差です。 △VOUT ＝ 2つの隣接するコード間で測定した 電圧の差。 LSB＝ (VFS − VOS)/(2n−1) ＝ (VFS − VOS)/4095 標準LSB： LTC1451 LTC1452 LTC1453 LSB＝4.095V/4095 ＝ 1mV LSB＝V(REF)/4095 LSB＝2.5V/4095＝0.610mV デジタル・フィードスルー：デジタル入力が状態を変え たときに、その入力からのAC結合によって生じるアナ ログ出力に現れるグリッチです。グリッチの領域は、 nV×秒で規定されます。 OUTPUT VOLTAGE NEGATIVE OFFSET 0V DAC CODE 1451/2/3 F01 Figure 1. Effect of Negative Offset 6-64 LTC1451 LTC1452/LTC1453 動作 シリアル・インタフェース リファレンス DIN入力のデータは、クロックの立上りエッジでシフ ト・レジスタにロードされます。MSBが最初にロード されます。CS/LDが“H”にプルアップされると、DACレ ジスタはシフト・レジスタからデータをロードします。 CS/LDが“H”のとき、CLKは内部でディスエーブルされ ます。注：余分な内部クロック・パルスが発生しないよ う、CS/LDが“L”になる前に、CLKが“L”にならなければ なりません。 LTC1451には、内部2.048Vリファレンスが内蔵されてお り、1LSBは1mV（利得2）に等しくなります。LTC1453に は2.5Vのフルスケール（利得2.05）をもつ1.22Vの内部リ ファレンスを備えています。このピンをリファレンス電 圧より高くすると、内部リファレンス出力はターンオフ され、外部リファレンスがリファレス・ピンに接続され ます。LTC1452には内部リファレンスがなく、REFピン は外部でドライブしなければなりません。バッファ利得 が2であるため、外部リファレンスはVCC/2以下で、最小 8kΩ の DACラ ダ ー を ド ラ イ ブ で き な け れ ば な り ま せ ん。 12ビット・シフト・レジスタのバッファされた出力が DOUTピンに現れ、GNDからVCCまで振幅します。 複数のLTC1451/LTC1452/LTC1453は、DOUTピンを次の チップのDINピンに接続してディジイチェインすること ができます。CLK信号とCS/LD信号は1個の場合と同様 にディジイチェインのすべてのチップに共通です。シリ アル・データが全部のチップにクロック駆動され、CS/ LD信号が“H”になると全チップが同時に更新されます。 電圧出力 LTC1451ファミリのレール-トゥ-レールのバッファ出力 は、正電源電圧またはグランドの300mV以内に維持しな がら全動作温度範囲で5mAをソースまたはシンクできま す。無負荷時には一方の電源レールの数mV以内に振幅 し、負荷をレール電圧にドライブするときには40Ωの等 価出力抵抗をもちます。出力は発振することなく1000pF をドライブ可能です。 6-65 LTC1451 LTC1452/LTC1453 代表的なアプリケーション An Isolated 4mA to 20mA Process Controller Has 3.3V Minimum Loop Voltage VLOOP 3.3V TO 30V LT ®1121-3.3 IN 90k 5k 45k 5k OUT 1µF CLK FROM OPTOISOLATED INPUTS VCC DIN VREF LTC1453 VOUT CS/LD + LT1077 3k – 1k Q1 2N3440 RS 10Ω IOUT 11451/2/3 TA04 3.3V OPTO-ISOLATORS CLK DIN CS/LD 500Ω 10k 4N28 CLK DIN CS/LD この回路はLTC1453を使用して、オプト・アイソレー ション型デジタル制御の4mA∼20mAのプロセス・コン トローラを構築する方法を示します。オプト・アイソ レーションを含むコントローラ回路には、3.3V∼30Vの 広い範囲をもつことができるループ電圧によって電力が 供給されます。LTC1453の1.22Vリファレンス出力は 4mAオフセット電流に使用し、VOUTはデジタル的に制 6-66 御される0mA∼16mA電流に使用します。RSはセンス抵 抗であり、オペアンプはトランジスタQ1を変調し、こ の抵抗を通しての4mA∼20mAの電流を供給します。ポ テンショメータによって、オフセットとフルスケール調 整が可能です。制御回路の消費電力は、ゼロスケールで 4mAよりはるかに少なくなります。 LTC1451 LTC1452/LTC1453 代表的なアプリケーション 12-Bit 3V to 5V Voltage Output DAC LTC1451: 4.5V TO 5.5V LTC1452: 2.7V TO 5.5V LTC1453: 2.7V TO 5.5V 0.1µF DIN VCC CLK µP VOUT LTC145X CS/LD DOUT VREF TO NEXT DAC FOR DAISY-CHAINING GND OUTPUT LTC1451: 0V TO 4.095V LTC1452: 0V TO 2 • REF LTC1453: 0V TO 2.5V 1451/2/3 TA03 LTC1451: 2.048V LTC1452: EXTERNAL LTC1453: 1.22V Digitally Programmable Current Source 5V VS + 5V TO 100V FOR RL ≤ 50Ω 0.1µF VCC RL CLK µP DIN LTC1451 VOUT + LT1077 CS/LD GND D • 4.095 IOUT = IN ≈ 0mA TO 10mA 4096 • RA Q1 2N3440 – RA 410Ω 1451/2/3 TA05 この回路は、外部オペアンプ、LT1077、およびNPNト ランジスタ（2N3440）を使用した、外部電圧源からデジ タル的にプログラム可能な電流源を示します。LTC1451 に0から4095までの任意のデジタル・ワードをロードす ると、それに応じて出力は0Vから4.095Vの範囲で振幅 します。図に示す構成では、この電圧は抵抗RAに印加 されます。RAに410Ωを選択すると、出力電流はゼロス ケールの0mAからフルスケールの10mAまで変化しま す。VSの最小電圧は、負荷抵抗RLとQ1のVCESAT電圧に よって決まります。50Ωの負荷抵抗では、電圧源は最低 5Vにすることができます。 6-67 LTC1451 LTC1452/LTC1453 代表的なアプリケーション A Wide Swing, Bipolar Output 12-Bit DAC 5V 0.1µF VCC CLK µP VOUT LTC1451 DIN CS/LD GND R1 5k VREF 5V + R2 10k 4.094 VOUT 2048 4095 R3 10k DIN LT1077 VOUT: 2 • DIN • 4.095 – 4.096V 4096 – – 5V R4 20k 1451/2/3 TA06 – 4.096 R5 20k この回路は、LTC1451とLT®1077を使用して、広い出力振 幅をもつバイポーラ出力の12ビットDACを構築する方 法を示します。R1とR2は、LTC1451の出力を抵抗で分割 し、LTC1451の内蔵2.048VリファレンスとR3およびR4を 使用して、オフセットが加算されます。R5は、内蔵リファ レンスが常に電流をソースし、VOUTがフルスケールのと きにも電流をシンクする必要がないことを保証していま す 。上 図 に 示 す よ う に 、LT1077出 力 は − 4.096Vか ら 4.094Vまでの広いバイポーラ出力振幅範囲をもっていま す。この出力振幅では、1LSB＝2mVです。 RELATED PARTS PART NUMBER DESCRIPTION COMMENTS LTC1257 Single 12-Bit VOUT DAC, Full Scale: 2.048V, VCC: 4.75V to 15.75V. Reference Can Be Overdriven Up to 12V, i.e., FS MAX = 12V 5V to 15V Single Supply, Complete VOUT DAC in SO-8 Package LTC7541 12-Bit Multiplying Parallel IOUT DAC 5V to 16V Supply, 12-Bit Wide Interface LTC7543/LTC8143 12-Bit Multiplying Serial IOUT DAC 5V Supply, Clear Pin and Serial Data Output (LTC8143) LTC8043 5V Supply, SO-8 Package 6-68 12-Bit Multiplying Serial IOUT DAC