AD5541ABCPZ-1-RL7

2.7 V至5.5 V、串行输入、电压 输出、无缓冲16位DAC AD5541A 特性 功能框图 完全16位性能 VDD 2.7 V至5.5 V单电源供电 低功耗：0.375 mW (3 V) AD5541A 16-BIT DAC REF 建立时间：1 μs VOUT AGND 温度范围：−40°C至+125°C 50 MHz SPI/QSPI/MICROWIRE/DSP兼容接口标准 上电复位可将DAC输出清零至零电平 采用10引脚MSOP封装 VLOGIC 16-BIT DAC LATCH CS DIN CONTROL LOGIC SERIAL INPUT REGISTER SCLK LDAC 硬件LDAC功能 DGND 5 kV HBM ESD额定值 08516-001 低毛刺：1.1 nV-s 图1. 典型应用电路 应用 自动测试设备 精密源测量仪器 数据采集系统 医疗仪器 航空航天仪器仪表 产品聚焦 通信基础设施设备 1. 单电源供电。AD5541A的额定电源电压为2.7 V至5.5 V。 工业控制 2. 低功耗。该器件采用5V电源时的典型功耗为0.625 mW， 概述 AD5541A是一款单通道、16位、串行输入、无缓冲电压输 出数模转换器(DAC)，采用2.7 V至5.5 V单电源供电。 DAC输出范围为0V至VREF，可保证单调性，16位时能提 供1 LSB INL精度，在−40°C至+125°C的额定温度范围内无 需调整。 AD5541A提供无缓冲输出，建立时间为1 μs，具有低功耗 和低失调误差特性。11.8 nV/ Hz 的低噪声性能和低毛刺使 AD5541A适合部署在多种终端系统中。 AD5541A采用多功能三线式接口，并且与50MHz SPI、 QSPI™、MICROWIRE™和DSP接口标准兼容。 采用3 V电源时的典型功耗为0.375 mW。 3. 三线式串行接口。 4. 无缓冲输出能够驱动60 kΩ负载。因为没有内部缓冲需 要驱动，所以可降低功耗，。 5. 上电复位电路。 表1. 相关器件 产品型号 AD5541 AD5024/ AD5044/ AD5064 AD5062 AD5063 AD5061 AD5040/AD5060 描述 单通道16位无缓冲nanoDAC，±1 LSB INL，SOIC 四通道12/14/16位nanoDAC，±1 LSB INL，TSSOP 单通道16位nanoDAC，±1 LSB INL，SOT-23 单通道16位nanoDAC，±1 LSB INL，MSOP 单通道16位nanoDAC，±4 LSB INL，SOT-23 14/16位nanoDAC，±1 LSB INL，SOT-23 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. Tel: 781.329.4700 www.analog.com 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。 AD5541A 目录 特性....................................................................................................1 单极性输出操作...................................................................... 14 应用....................................................................................................1 输出放大器选择...................................................................... 14 功能框图 ...........................................................................................1 驱动检测放大器选择............................................................. 15 概述....................................................................................................1 基准电压和地 .......................................................................... 15 产品聚焦 ...........................................................................................1 上电复位................................................................................... 15 修订历史 ...........................................................................................2 技术规格 ...........................................................................................3 电源和基准电压旁路............................................................. 15 交流特性......................................................................................4 应用信息 ........................................................................................ 16 时序特性......................................................................................5 微处理器接口 .......................................................................... 16 绝对最大额定值..............................................................................6 AD5541A与ADSP-BF531接口.............................................. 16 ESD警告.......................................................................................6 AD5541A与SPORT接口 ........................................................ 16 引脚配置和功能描述 .....................................................................7 布局指南................................................................................... 16 典型工作特性 ..................................................................................8 电流隔离接口 .......................................................................... 16 术语..................................................................................................12 工作原理 .........................................................................................13 数模转换部分 ...........................................................................13 多个DAC的解码 ..................................................................... 17 外形尺寸 ........................................................................................ 18 串行接口....................................................................................13 修订历史 2010年7月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 20 订购指南................................................................................... 18 AD5541A 技术规格 除非另有说明，VDD = 2.7 V至5.5 V，2.5 V ≤ VREF ≤ VDD，AGND = DGND = 0 V，−40°C < TA < +125°C。 表2. 参数 最大值 单位 测试条件 微分非线性(DNL) ±0.5 ±0.5 ±0.5 ±1.0 ±2.0 ±1.0 位 LSB LSB LSB B级 A级 保证单调性 增益误差 0.5 ±2 ±3 ±4 增益误差温度系数 零代码误差 ±0.1 0.3 零代码温度系数 直流电源抑制比 ±0.05 静态性能 分辨率 相对精度(INL) 输出特性1 输出电压范围 DAC输出阻抗 DAC基准电压输入2 基准电压输入范围 基准电压输入电阻 基准电压输入电容 逻辑输入 输入电流 低输入电压VINL 高输入电压VINH 输入电容1 迟滞电压1 电源要求 VDD IDD VLOGIC ILOGIC 功耗 1 2 最小值 典型值 16 ±0.7 ±1.5 ±3 ±1 0 VDD V kΩ pF pF 单极性操作 代码0x0000 代码0xFFFF 2.4 10 0.15 1.8 15 0.625 ∆V DD ± 10% 单极性操作 容差典型值20% ±1 0.8 125 TA = 25°C −40°C < TA < +85°C −40°C < TA < +125°C V kΩ 26 26 2.7 TA = 25°C −40°C < TA < +85°C −40°C < TA < +125°C VREF − 1 LSB 6.25 2.0 9 LSB LSB LSB ppm/°C LSB LSB LSB ppm/°C LSB 5.5 150 5.5 24 0.825 通过设计保证，但未经生产测试。 基准电压输入电阻与代码相关，最小值在0x8555。 Rev. 0 | Page 3 of 20 V V pF V VDD = 2.7 V 至 5.5 V VDD = 2.7 V 至 5.5 V V µA V µA mW 所有数字输入为0、VLOGIC或VDD VIH = VLOGIC或VDD，VIL = GND 所有数字输入为0、VLOGIC或VDD AD5541A 交流特性 除非另有说明，VDD = 2.7 V至5.5 V，2.5 V ≤ VREF ≤ VDD，AGND = DGND = 0 V，−40°C < TA < +125°C。 表3. 参数 最小值 输出电压建立时间 压摆率 数模转换毛刺脉冲 基准电压−3 dB带宽 基准电压馈通 数字馈通 信噪比 无杂散动态范围 总谐波失真 典型值 1 17 1.1 2.2 1 0.2 92 80 74 输出噪声频谱密度 输出噪声 11.8 0.134 最大值 Rev. 0 | Page 4 of 20 单位 测试条件 μs V/μs nV-sec MHz mV p-p nV-sec dB dB dB 至满量程的1/2 LSB，CL = 10 pF CL = 10 pF，测量范围从0%至63% 主进位1 LSB变化 载入全1 载入全0，VREF = 1 V峰峰值(100 kHz) nV/ Hz 数字生成的1 kHz正弦波 DAC代码 = 0xFFFF，频率10 kHz， VREF = 2.5 V ± 1 V峰峰值 DAC代码 = 0x8400，频率 = 1 kHz 0.1 Hz至10 Hz AD5541A 时序特性 除非另有说明，VLOGIC = 2.7 V至5.5 V，VDD = 5 V，2.5 V ≤ VREF ≤ VDD，VINH = VLOGIC的90%，VINL = VLOGIC的10%，AGND = DGND = 0 V，−40°C < TA < +125°C。 表4. 参数 1, 2 fSCLK t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t9 t10 t11 t12 2 单位 MHz （最大值） 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 （最小值） 描述 SCLK周期频率 SCLK周期时间 SCLK高电平时间 SCLK低电平时间 CS低电平至SCLK高电平建立时间 CS高电平至SCLK高电平建立时间 SCLK高电平至CS低电平保持时间 SCLK高电平至CS高电平保持时间 数据建立时间 数据保持时间(VINH = VDD的90%，VINL = VDD的10%) 数据保持时间(VINH = 3 V，VINL = 0 V) LDAC脉冲宽度 CS高电平至LDAC低电平建立时间 有效周期之间的CS高电平时间 通过设计和特性保证，未经生产测试。 所有输入信号均指定tR = tF = 1 ns/V，并从(VINL + VINH)/2电平起开始计时。 t1 SCLK t2 t6 t3 CS t12 t8 DIN t5 t7 t4 t5 DB15 t11 t10 LDAC 图2. 时序图 Rev. 0 | Page 5 of 20 08516-003 1 限值 50 20 10 10 5 5 5 5 10 4 5 20 10 15 AD5541A 绝对最大额定值 除非另有说明，TA = 25°C 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 表5. 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 参数 额定值 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 VDD至AGND −0.3 V至+6 V 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 VLOGIC至DGND −0.3 V至+6 V 数字输入电压至DGND −0.3 V至VDD/VLOGIC + 0.3 V VOUT至AGND −0.3 V至VDD + 0.3 V AGND至DGND −0.3 V至+0.3 V 输入电流至除电源外的任何引脚 ±10 mA 件的可靠性。 ESD警告 ESD(静电放电)敏感器件。 工作温度范围 工业级（A、B级） 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。 −40°C至+125°C 存储温度范围 −65°C至+150°C 最大结温（TJ最大值） 150°C 封装功耗 (TJ max − TA)/θJA 热阻θJA MSOP (RM-10) 135°C/W 引脚温度，焊接 1 2 峰值温度1 260°C ESD2 5 kV 依据JEDEC标准20。 人体模型(HBM)级别。 Rev. 0 | Page 6 of 20 AD5541A VDD 1 VOUT 2 AGND 3 REF 4 CS 5 10 VLOGIC AD5541A 9 DGND TOP VIEW (Not to Scale) 8 LDAC 7 DIN 6 SCLK 08516-031 引脚配置和功能描述 图3. AD5541A 10引脚MSOP引脚配置 表6. AD5541A引脚功能描述 引脚编号 1 2 3 4 5 6 引脚名称 VDD VOUT AGND REF CS SCLK 描述 模拟电源电压，5 V ± 10%。 DAC的模拟输出电压。 模拟电路的地参考点。 DAC的基准电压输入。连接到2.5 V外部基准电压。基准电压范围为2 V至VDD。 逻辑输入信号。片选信号用于使能串行数据帧输入。 时钟输入。数据在SCLK的上升沿逐个读入输入寄存器。占空比必须在40%至60%之间。 7 8 DIN LDAC 9 10 DGND VLOGIC 串行数据输入。该器件支持16位字。数据在SCLK的上升沿逐个读入输入寄存器。 LDAC 输入。当此输入被拉低时，DAC寄存器与串行寄存器数据内容同步更新。 数字地。数字电路的接地基准。 逻辑电源。 Rev. 0 | Page 7 of 20 AD5541A 典型工作特性 0.50 0.50 0 –0.25 –0.50 0 8192 16,384 24,576 32,768 40,960 49,152 57,344 65,536 CODE 0.25 0 –0.25 –0.50 0 8192 图7. 微分非线性与代码的关系 图4. 积分非线性与代码的关系 0.25 0.75 DIFFERENTIAL NONLINEARITY (LSB) 0 –0.25 –0.50 –0.75 –1.00 –60 –40 –20 0 20 40 60 80 TEMPERATURE (°C) 100 120 140 VDD = 5V VREF = 2.5V 0.50 0.25 0 –0.25 –0.50 –60 08516-007 –40 –20 0 20 40 60 80 TEMPERATURE (°C) 100 120 140 图8. 微分非线性与温度的关系 图5. 积分非线性与温度的关系 0.50 0.75 VDD = 5V TA = 25°C VREF = 2.5V TA = 25°C 0.50 0.25 LINEARITY ERROR (LSB) DNL 0 –0.25 DNL 0.25 0 INL –0.25 –0.50 INL 2 3 4 5 SUPPLY VOLTAGE (V) 6 7 –0.50 08516-008 –0.75 图6. 线性误差与电源电压的关系 0 1 2 3 4 REFERENCE VOLTAGE (V) 图9. 线性误差与基准电压的关系 Rev. 0 | Page 8 of 20 5 6 08516-011 INTEGRAL NONLINEARITY (LSB) VDD = 5V VREF = 2.5V LINEARITY ERROR (LSB) 16,384 24,576 32,768 40,960 49,152 57,344 65,536 CODE 08516-010 –0.75 VDD = 5V VREF = 2.5V 08516-009 DIFFERENTIAL NONLINEARITY (LSB) 0.25 08516-006 INTEGRAL NONLINEARITY (LSB) VDD = 5V VREF = 2.5V AD5541A 1.5 3 VDD = 5V VREF = 2.5V TA = 25°C 1.0 ZERO-CODE ERROR (LSB) 1 0 –1 0.5 0 –0.5 –1.0 –2 –50 0 50 TEMPERATURE (°C) 100 150 –1.5 –55 08516-012 –3 –100 图10. 增益误差与温度的关系 120 SUPPLY CURRENT (µA) SUPPLY CURRENT (µA) 95 TA = 25°C VDD = 5V VREF = 2.5V TA = 25°C 140 45 TEMPERATURE (°C) 图13. 零代码误差与温度的关系 200 160 –5 08516-015 GAIN ERROR (LSB) 2 VDD = 5V VREF = 2.5V TA = 25°C 100 80 60 40 150 REFERENCE VOLTAGE VDD = 5V 100 SUPPLY VOLTAGE VREF = 2.5V 50 –5 45 TEMPERATURE (°C) 95 0 08516-013 0 –55 0 1 2 3 4 图14. 电源电流与基准电压或电源电压的关系 图11. 电源电流与温度的关系 200 200 VDD = 5V VREF = 2.5V TA = 25°C 180 REFERENCE CURRENT (µA) 160 140 120 100 80 60 40 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 DIGITAL INPUT VOLTAGE (V) 0 0 10,000 20,000 30,000 40,000 CODE (Decimal) 50,000 图15. 基准电流与代码的关系 图12. 电源电流与数字输入电压的关系 Rev. 0 | Page 9 of 20 60,000 70,000 08516-017 20 08516-014 SUPPLY CURRENT (µA) 6 5 VOLTAGE (V) 08516-016 20 AD5541A VREF = 2.5V VDD = 5V TA = 25°C 100 • • • • DIN (5V/DIV) 90 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • VOUT (1V/DIV) 90 VOUT (50mV/DIV) GAIN = –216 1LSB = 8.2mV VOUT (50mV/DIV) 10 10 0% • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 08516-018 0% 2µs/DIV • • • • • • • • • • • • 08516-021 100 VREF = 2.5V VDD = 5V TA = 25°C 0.5µs/DIV 图16. 数字馈通 图19. 小信号建立时间 5 1.236 CS 5 +125°C +25°C –55°C 0 1.234 4 –5 3 HITS –10 1.230 –15 1.228 VOUT 2 –20 1 1.226 1.224 –0.5 0 0.5 1.0 1.5 –30 2.0 TIME (ns) 0 90 100 110 IDD SUPPLY (µA) 120 图20. 模拟电源电流直方图 图17. 数模转换毛刺脉冲 6 2µs/DIV 100 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • VREF = 2.5V VDD = 5V TA = 25°C • • • • 08516-038 –25 08516-032 VOLTAGE (V) 1.232 • • • • +125°C +25°C –55°C 5 CS (5V/DIV) 4 90 HITS 10pF 50pF 3 100pF 2 200pF 1 10 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • VOUT (0.5V/DIV) 图18. 大信号建立时间 0 15 16 17 18 ILOGIC AT RAILS (µA) 图21. 数字电源电流直方图 Rev. 0 | Page 10 of 20 19 08516-039 • • • • 08516-020 0% • • • • AD5541A 40 10 0 5 VOUT (dBm) OUTPUT NOISE (µV rms) 20 –20 –40 0 –60 20 40 60 80 FREQUENCY (Hz) 100 120 –100 0 10,000 20,000 40 10 35 0 30 VOUT/VREF (dBm) 20 15 –30 –50 5 700 800 900 1000 1100 FREQUENCY (Hz) 1200 1300 1400 –60 1k 图23. 噪声频谱密度与频率的关系(1 kHz) 12 10 8 6 4 9800 9900 10,000 10,100 10,200 10,300 10,400 FREQUENCY (Hz) 08516-035 2 9700 10k 100k 1M FREQUENCY (Hz) 图26. 乘法带宽 14 NOISE SPECTRAL DENSITY (nV rms/ Hz) –20 –40 10 0 9600 70,000 –10 25 0 600 60,000 图25. 总谐波失真 08516-034 NOISE SPECTRAL DENSITY (nV rms/ Hz) 图22. 0.1 Hz至10 Hz输出噪声 30,000 40,000 50,000 FREQUENCY (Hz) 图24. 噪声频谱密度与频率的关系(10 kHz) Rev. 0 | Page 11 of 20 10M 100M 08516-037 0 08516-033 –5 08516-036 –80 AD5541A 术语 相对精度或积分非线性(INL) 数模转换毛刺脉冲 对于DAC，相对精度或INL是指DAC输出与通过DAC端点 数模转换毛刺脉冲是DAC寄存器中的输入编码变化时注入 的传递函数直线之间的最大偏差，单位为LSB。图4给出了 到模拟输出的脉冲。它通常规定为毛刺的面积，用nV-s表 典型的INL与代码的关系图。 示，数字输入代码在主进位跃迁中改变1 LSB时进行测量。 微分非线性(DNL) 图17给出了数模转换毛刺脉冲图。 DNL是指任意两个相邻码之间所测得变化值与理想的1 LSB 数字馈通 变化值之间的差异。最大±1 LSB的额定微分非线性可确保 数字馈通衡量从DAC的数字输入注入DAC的模拟输出的脉 单调性。图7给出了典型的DNL与代码的关系图。 冲，但在DAC输出未更新时进行测量。CS在SCLK和DIN 增益误差 信号跳变的同时保持高电平。单位为nV-s，测量数据总线 增益误差指实际与理想模拟输出范围之差，用满量程范围 的百分比表示。它是DAC传递特性的斜率与理想值的偏 上发生满量程编码变化时的情况，即全0至全1，反之亦 然。图16给出了典型数字馈通图。 差。 电源抑制比(PSRR) 增益误差温度系数 PSRR表示DAC的输出如何受电源电压变化影响。电源抑 增益误差温度系数衡量增益误差随温度的变化，用ppm/°C 制比指对于DAC的满量程输出，输出的百分比变化与VDD 表示。 的百分比变化之比。VDD的变化范围为±10%。 基准电压馈通 零代码误差 零代码误差衡量将零电平代码载入DAC寄存器时的输出误 差。 零代码温度系数 基准电压馈通衡量DAC载入全0时，从VREF输入到DAC输 出的馈通。将100 kHz、1 V峰峰值电压施加于VREF。基准 电压馈通用mV p-p表示。 它衡量零电平代码误差随温度的变化，用mV/°C表示。 Rev. 0 | Page 12 of 20 AD5541A 工作原理 AD5541A是 一 款 单 通 道 、 16位 、 串 行 输 入 、 电 压 输 出 串行接口 DAC。工作电压范围是2.7 V至5 V，采用5 V电源时典型功 AD5541A由多功能三线或四线式串行接口控制，能够以最 耗为125 μA。数据通过三线或四线式串行接口，以16位字 高50 MHz的时钟速率工作，并与SPI、QSPI、MICROW- 格式写入该器件。为确保处于已知上电状态，该器件设计 IRE和DSP接口标准兼容。时序图见图2。除16位DAC寄存 具有上电复位功能。输出复位至0 V。 器外，AD5541A还有一个独立的串行输入寄存器，新数据 数模转换部分 值可以预载到该串行输入寄存器中，而不会干扰现有DAC DAC架构包含两个匹配的DAC部分。图27所示为简化电路 输出电压。 图。AD5541A采用分段式DAC架构。16位数据字的4个 输入数据由片选输入CS使能帧传输。CS上发生高低跃迁之 MSB位解码后，可驱动E1到E15的15个开关。每个开关都 后，数据在串行时钟SCLK的上升沿同步移入，并锁存在串 将15个匹配电阻中的一个连接到AGND或VREF。数据字的 行输入寄存器中。16个数据位全部载入串行输入寄存器之 其余12位驱动12位电压模式R-2R梯形网络的S0至S11开 后，CS上发生低高跃迁，如果LDAC处于低电平，则将移 关。 位寄存器的内容传输至DAC寄存器。如果LDAC此 时 处 于 R 2R 高 电 平，则 R VOUT 2R 2R . . . . . 2R 2R 2R . . . . . 2R S0 S1 . . . . . S11 E1 E2 . . . . . E15 寄存器。新值完全载入串行输入寄存器之后，可以通过选 通 引脚，将其异步传输到DAC寄存器。数据以16位字形式载 REF 入，MSB优先。只能在CS处于低电平时将数据载入器件。 12-BIT R-2R LADDER FOUR MSBs DECODED INTO 15 EQUAL SEGMENTS 08516-022 V 图27. DAC结构 采用这种DAC配置，输出阻抗与代码无关，而基准电压源 的输入阻抗则与代码高度相关。输出电压与基准电压相 关，如下式所示： VOUT = VREF × D 2N 其中： D为载入DAC寄存器的十进制数据字。 N为DAC的分辨率。 对于2.5 V基准电压，上述公式可简化为下式： VOUT = 上的低高跃迁只会将该内容传输至串行输入 2.5 × D 65,536 这样，DAC载入中间电平代码时VOUT为1.25V，载入满量 程代码时VOUT为2.5 V。 LSB大小为VREF/65,536。 Rev. 0 | Page 13 of 20 AD5541A 单极性输出操作 输出放大器选择 该DAC能够驱动60kΩ的无缓冲负载。无缓冲操作导致电源 对于双极性模式，应当采用精密放大器并从双电源供电， 电流(典型值300μA)和失调误差都很低。AD5541A的单极性 以便提供±VREF输出。在单电源应用中，选择适当的运算放 输出摆幅为0V至VREF。图28所示为一个典型的单极性输 大器可能更为困难，因为放大器的输出摆幅通常不包括负 出电压电路。这种工作模式的代码表如表7所示。该示例 供电轨(这种情况下为AGND)这可能会在一定程度上导致 使用了2.5V基准电压源ADR421和低失调、零漂移基准电 额定性能的下降，除非应用不使用接近0的代码。 压缓冲器AD8628。 所选运算放大器必须具有极低失调电压(采用2.5V基准电压 源时DAC的LSB为38μV),以消除对输出失调调整的需求。 表7. 单极性代码表 DAC锁存内容 输入偏置电流也应当非常低，因为偏置电流乘以DAC输出 MSB LSB 1111 1111 1111 1111 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000 模拟输出 阻抗(约6kΩ)会加大零电平代码误差。要求放大器具有轨 VREF × (65,535/65,536) VREF × (32,768/65,536) = ½ VREF VREF × (1/65,536) 0V 到轨输入和输出性能。为实现快速建立，运算放大器的压 摆率不应妨碍DAC的建立。DAC的输出阻抗恒定，且与代 码无关，但为了将增益误差降至最小，输出放大器的输入 阻抗应尽可能高。放大器还应具有1 MHz或更高的3 dB带 假设使用理想的基准电压源，则单极性最差情况输出电压 宽。放大器给系统增加了另一个时间常数，因此会延长输 可以通过下式计算： VOUT −UNI 出的建立时间。放大器的3 dB带宽越高，则DAC与放大器 D = 16 × (V REF + VGE ) + V ZSE + INL 2 组合的有效建立时间越短。 其中： VOUT−UNI为单极性模式最差情况输出。 D为载入DAC的代码。 VREF为施加于器件的基准电压。 VGE为增益误差，单位伏特(V)。 VZSE为零电平误差，单位伏特(V)。 INL为积分非线性，单位伏特(V)。 5V AD8628 2 VIN VOUT 6 10µF 5V ADR421 0.1µF 0.1µF 4 SERIAL INTERFACE CS VDD DIN REF AD5541A SCLK DGND 图28. 单极性输出 Rev. 0 | Page 14 of 20 AGND AD820/ OP196 VOUT EXTERNAL OP AMP UNIPOLAR OUTPUT 08516-023 0.1µF + 1µF AD5541A 驱动检测放大器选择 上电复位 使用单电源、低噪声放大器。在高频时，放大器最好具有 AD5541A具有上电复位功能，确保输出在上电时处于已知 低输出阻抗，因为放大器必须能够处理高达±20 mA的动态 状态。上电时，DAC寄存器包含全0，直到从串行寄存器 电流。 载入数据。但串行寄存器在上电时不会清零，因此，它的 内容是不明确的。初次载入数据到DAC时，应载入16位或 基准电压和地 输入阻抗与代码相关，因此应采用低阻抗源驱动基准电压 引脚。AD5541A的基准电压范围是2 V至VDD。低于2 V的基 准电压会导致精度下降。DAC的满量程输出电压由基准电 压决定。表7列出了模拟输出电压或特定数字码。 更多数据，防止输出端出现错误数据。如果载入的数据多 于16位，则保留最后16位；如果载入的数据少于16位，则 上一个字中的位仍会存在。如果AD5541A必须与少于16位 的数据接口，数据的LSB应填充0。 如果应用不需要单独的驱动和检测线，应将这些线连接到 电源和基准电压旁路 封装附近，使封装引脚与内部芯片之间的压降最小。 为获得精确的高分辨率性能，建议利用并联的10 μF钽电容 和0.1 μF陶瓷电容旁路基准电压和电源引脚。 Rev. 0 | Page 15 of 20 AD5541A 应用信息 微处理器接口 布局指南 AD5541A通过一条串行总线实现与微处理器的接口，这条 在任何注重精度的电路中，精心考虑电源和接地回路布局 总线使用与DSP处理器和微控制器兼容的标准协议。通信 有助于确保达到规定的性能。安装AD5541A所用的印刷电 通道需要一个包含时钟信号、数据信号和同步信号的三线 路板(PCB)应采用模拟部分与数字部分分离设计，并限制 或四线式接口。AD5541A需要16位数据字，在SCLK的上升 在电路板的一定区域内。如果AD5541A所在系统有多个器 沿时数据有效。 件要求模拟地-数字地连接，则只能在一个点上进行连接。 星形接地点尽可能靠近该器件。 AD5541A与ADSP-BF531接口 AD5541A的SPI接口设计旨在能够轻松连接到业界标准DSP 和 微 控 制 器 。 图 29显 示 AD5541A连 接 到 ADI公 司 的 Blackfin® DSP。Blackfin具有一个集成的SPI端口，可以直接 连接到AD5541A的SPI引脚。 SCK MOSI 源上的0.1 μF电容并联，并且尽可能靠近封装，最好是正对 着该器件。10 μF电容为钽珠型电容。0.1 µF电容应具有低 有效串联电阻(ESR)和低有效串联电感(ESI)，如高频时提 供低阻抗接地路径的普通陶瓷型电容，以便处理内部逻辑 开关所引起的瞬态电流。 AD5541A SPISELx AD5541A应当具有足够大的10 μF电源旁路电容，与每个电 电流隔离接口 CS SCLK 在许多过程控制应用中，需要在控制器与受控单元之间提 DIN 供一个隔离栅，以防止控制电路遭受可能发生的任何危险 ADSP-BF531 LDAC 共模电压并将其隔离开。ADI公司的iCoupler®产品提供超 过2.5 kV的电压隔离。AD5541A的串行加载结构使它成为隔 08516-040 离接口的理想之选，原因是接口线路数保持在最小值。图 图29. AD5541A与ADSP-2101接口 31显示使用ADuM1400时与AD5541A的4通道隔离接口。欲 了解更多信息，请访问http://www.analog.com/icouplers。 AD5541A与SPORT接口 ADI公司的ADSP-BF527具有一个SPORT串行端口。图30显 CONTROLLER 示一个SPORT接口可以用于控制AD5541A。 SERIAL CLOCK IN AD5541A SPORT_TSCK SPORT_DTO ADSP-BF527 GPIO0 SERIAL DATA OUT CS VIA VIB ENCODE DECODE ENCODE DECODE ENCODE DECODE ENCODE DECODE VOA VOB TO SCLK TO DIN SCLK DIN LDAC SYNC OUT LOAD DAC OUT 08516-041 SPORT_TFS ADuM14001 1 图30. AD5541A与68HC11/68L11接口 VIC VID ADDITIONAL PINS OMITTED FOR CLARITY. 图31. 隔离接口 Rev. 0 | Page 16 of 20 VOC VOD TO CS TO LDAC 08516-042 PF9 AD5541A 多个DAC的解码 AD5541A SCLK CS AD5541A的CS引脚可以用来选择多个DAC中的一个。所有 DIN VOUT DIN 器件都接收相同的串行时钟和串行数据，但一次只有一个 VDD SCLK 器件接收CS信号。被寻址的DAC由解码器决定。数字输入 线路会引起一定的数字馈通。使用突发时钟可以将模拟信 ENABLE 号通道上的数字馈通效应降至最小。图32所示为典型电 CODED ADDRESS AD5541A EN CS DECODER 路。 VOUT DIN SCLK DGND AD5541A CS VOUT DIN SCLK AD5541A DIN SCLK 图32. 多个DAC的寻址 Rev. 0 | Page 17 of 20 VOUT 08516-030 CS AD5541A 外形尺寸 3.10 3.00 2.90 3.10 3.00 2.90 10 5.15 4.90 4.65 6 1 5 PIN 1 IDENTIFIER 0.50 BSC 0.95 0.85 0.75 15° MAX 1.10 MAX 0.30 0.15 6° 0° 0.70 0.55 0.40 0.23 0.13 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-BA 091709-A 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 图33. 10引脚超小型封装[MSOP] (RM-10) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1 AD5541ABRMZ AD5541ABRMZ-REEL7 AD5541AARMZ AD5541AARMZ-REEL7 1 INL ±1 LSB ±1 LSB ±2 LSB ±2 LSB DNL ±1 LSB ±1 LSB ±1 LSB ±1 LSB 上电复位 至代码 零电平 零电平 零电平 零电平 温度范围 −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C −40°C至+125°C Z = 符合RoHS标准的器件。 Rev. 0 | Page 18 of 20 封装描述 10引脚MSOP 10引脚MSOP 10引脚MSOP 10引脚MSOP 封装选项 RM-10 RM-10 RM-10 RM-10 标识码 DEQ DEQ DER DER AD5541A 注释 Rev. 0 | Page 19 of 20 AD5541A 注释 ©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D08516-0-7/10(0) Rev. 0 | Page 20 of 20