CBM108S085TS

CBM128S085/CBM108S085 产品详参 产品特性 产品应用  8 通道，TSSOP 封装，保证单调性  便携式电池供电仪器  低功耗工作: 540uA @ 3V, 600uA @ 5V  数字增益和偏移调整  轨到轨电压输出  可编程电压源和电流源  菊花链工作模式  可编程衰减器  多通道同时输出更新  模数转换器参考电压源  单通道选择性休眠  传感器参考电压源  2.7V ~ 5.5V 供电范围  范围检测器  两路 0.5V ~ VA 参考电压  -40℃ ~ +125℃ 工作温度范围  上电和断电两种复位方式，复位至 0V 产品描述 CBM128S085/CBM108S085为一款高精度高集成度的数模转换器芯片，单芯片集成了8通道12/10 位带输出缓冲驱动的电压输出数模转换器。芯片采用较小的16管脚TSSOP封装；正常工作电源电压范围为 2.7V~5.5V；输出缓冲驱动能够保证输出电压为轨到轨，进而确保最大的电压输出范围；功耗很低，在不 带负载的情况下，整体消耗的电流仅为540uA@3V，600uA@5V；采用三线串行接口，最大时钟可达 40MHz，允许很灵活的配置，兼容目前常见的SPI™, QSPI, MICROWIRE和 DSP等接口标准；支持菊花 链工作模式，采用单个接口可以同时控制多个芯片，保证多个芯片在同一时刻进行状态更新。 CBM128S085/CBM108S085有两个外部参考电压输入，其中一个提供给通道A至D使用，另外一个 提供给通道E至H使用。每个参考电压均可以进行单独配置，允许输入范围为0.5V~VA，进而确保芯片提 供尽可能宽的动态输出范围。串行接口控制的数字输入端16个移位寄存器能方便控制芯片的工作模式，包 括休眠输出状态和输出更新状态等；所有通道都可以单独进行状态更新或者统一进行状态更新。 CBM128S085/CBM108S085 的最大特点就是同时支持上电复位和断电复位两种复位方式；上电复 位电路保证在电源电压上升至有效电压时，数模转换器的输出为 0V，并一直保持该状态直到接收到新的 状态更新命令；当芯片电源电压下降至低于 2.7V 时，断电复位电路对芯片进行复位，使得数模转换器输 出为 0V，避免数模转换器非 0V 输出电压对系统电路造成影响。芯片多通道可以灵活配置，允许各通道单 独工作，并支持三种不同的输出阻抗休眠模式；当所有的数模转换器进入休眠模式，芯片处于 uW 级功耗。 芯片的低功耗特性使其非常适合应用于便携式设备中。 1 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 功能框图 图 1 功能结构框图 2 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 绝对最大额定值 表 1 =25℃，特殊说明除外。 参数 符号 数值 电源电压相对地 VAabs -0.3V to+7V 数字输入电压相对地 VDigabs -0.3V to +0.3V 参考输入电压相对地 Vrefabs -0.3V to +0.3V A ~ H 相对地 Voutabs -0.3V to +0.3V 存储温度范围 TS -65℃ to +150℃ 结温 TJmax 150℃ 1 温度范围 ESD 特性 Human Body Model 5000V Machine Model 300V Charge Device Model 1000V 1. 超出最大绝对额定值的操作可对芯片造成不可恢复的损害，而长期暴露在最大绝对额定值下会影响芯 片的可靠性。 正常工作范围 表2 参数 符号 电源电压 范围 单位 最小值 最大值 VA 2.7 5.5 V IA 300 700 uA 环境温度 Ta -40 125 ℃ 参考电压 VREF1,2 0.5 VA V 输出负载 CLoad 0 1500 pF SCLK 时钟频率 FSCLK \ 40 MHz 工作电流 1 1. DAC 输出空载情况下 3 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 静态特性 表 3 VA=2.7V to 5.5V; VREF1,2=VA; CL=200pF 到地; Ta=25℃ ; 特殊说明除外。 参数 静态特性 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 1,2 CBM128S085 分辨率 ResN 12 Bits 积分非线性 INL ±2 LSB 差分非线性 DNL ±0.2 LSB 保证单调性 CBM108S085 分辨率 ResN 10 Bits 积分非线性 INL ±0.5 LSB 差分非线性 DNL 保证单调性 ±0.05 LSB 零码误差 ZE IOUT = 0 +5 满幅误差 FSE IOUT = 0 -0.1 % FSR(max) 增益误差 GE -0.2 % FSR(max) 零码误差温漂 ZCED -20 uV/℃ 增益误差温漂 TC GE -1.0 ppm/℃ +15 mv(max) 参考电压输入特性 F1,2 输入范围 0.5 F1,2 输入阻抗 VA V 45 KΩ 最小输出电压 0 V 最大输出电压 VREF1,2 V 0.5 Ω VA = 3V, IOUT = 200uA 10 mv VA = 3V, IOUT = 1mA 45 mv VA = 5V, IOUT = 200uA 8 mv VA = 5V, IOUT = 1mA 34 mv VA = 3V, IOUT = 200uA 2.984 V VA = 3V, IOUT = 1mA 2.933 V VA = 5V, IOUT = 200uA 4.987 V 输出特性 直流输出阻抗 零码输出 满幅输出 ZOUT ZCO FSO 4 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 VA = 5V, IOUT = 1mA 4.955 V -20 mA -20 mA 20 mA 20 mA RL = ∞ 1500 pF RL = 2kΩ 1500 pF VA = 3V, VOUT = 0V, 输出短路电流（Source） IOS Input Code = FFFh VA = 5V, VOUT = 0V, Input Code = FFFh VA = 3V, VOUT = 3V, Input 输出短路电流（Sink） IOS Code = 000h VA = 5V, VOUT = 5V, Input Code = 000h 最大负载电容 CL 逻辑输入特性 3 输入低电平 输入高电平 VA=3V 0.6 V VA=5V 0.8 V VA=3V 2.1 V VA=5V 2.4 V 输入电容 3 pF 功耗特性 电源电压 VA 2.7 5.5 V FSCLK=0，输出空载 VA = 2.7V ~ 3.6V，输入码 uA 600 uA 73 uA 110 uA 10 uA 为 0x800 电源静态电流 FSCLK=0，输出空载 IST VA =4.5V ~ 5.5V, 输入码 为 0x800 VA = 2.7V ~ 3.6V, 输入码 参考电压电流 540 为 0x800 VA =4.5V ~ 5.5V, 输入码 为 0x800 FSCLK=0，Sync=VA， 休眠电流 4 DIN=0V，DAC 处于休眠模 式 5 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 1. 静态特性测试时，DAC 输出无负载 2. 线性特性测试时，输入码范围：CBM128S085(Code 48 to Code 4047), CBM108S085(Code 12 to Code 1011) 3. 设计值非实际测试值 4. 休眠模式下，芯片的断电复位电路仍然工作，消耗约 10uA 电流 动态特性 表 4 VA=2.7V to 5.5V; VREF1,2=VA; CL=200pF 到地; Ta=25℃ ; 特殊说明除外。 参数 符号 SCLK 频率 FSCLK 输出电压建立时间 1 tS 输出压摆率 SR 毛刺 GI 数字馈通 1 测试条件 RL=2KΩ , CL=200pF, 数 字码 0x400 到 0xC00 最小值 典型值 6 最大值 单位 40 MHz 8.5 uS 1 V/uS 40 nV-sec DF 0.5 nV-sec 数字串扰 1 DC 0.5 nV-sec 多通道串扰 1 CROSS 1 nV-sec 输出带宽 MBW 350 KHz 总谐波失真与噪声 1 THD+N -80 dB 输出噪声频谱密度 1 ONSD 数字码 0x800, 10kHz 80 nV/sqrt(Hz) 输出噪声 1 ON BW = 30kHz 14 uV 唤醒时间 tWU VA=3V 5 uS VA=5V 3 uS 数字码 0x7FF 到 0x800 VREF1,2 = 2.5V ± 2Vpp VREF1,2 = 2.5V ± 0.5Vpp 100Hz < fIN < 20kHz SCLK 最小周期 1/fSCLK 25 33 nS SCLK 最小高电平时间 tCH 7 10 nS SCLK 最小低电平时间 tCL 7 10 nS YNC 最小建立时间 tSS 3 10 nS DATA 最小建立时间 tDS 1 2.5 nS DATA 最小保持时间 tDH 1 2.5 nS YNC 最小保持时间 tSH 0 3 nS YNC 最小高电平时间 tSYNC 5 15 nS 1. 设计值非实际测试值 6 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 引脚配置图 图 2. TSSOP16 管脚配置 7 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 引脚简述 表5 管脚名 序号 类型 描述 DIN 1 数字输入 DOUT 2 数字输出 3 模拟输出 A 通道模拟输出电压. 4 模拟输出 B 通道模拟输出电压. 5 模拟输出 C 通道模拟输出电压. 6 模拟输出 D 通道模拟输出电压. 7 电源 8 模拟输入 A、B、C、D 通道共享参考电压. 电压范围为 0.5V~VA，工作时接去耦合电容到地. 9 模拟输入 E、F、G、H 通道共享参考电压. 电压范围为 0.5V~VA，工作时接去耦合电容到地. 10 地 11 模拟输出 H 通道模拟输出电压. 12 模拟输出 G 通道模拟输出电压. 13 模拟输出 F 通道模拟输出电压. 14 模拟输出 E 通道模拟输出电压. 串行数据输入. 在帧同步信号变高前，16 个时钟信号下降沿将数据输入至 16 位移 位寄存器. 串行数据输出. 该数字输出在菊花链模式时使用，用于连接另一块 CBM128S085 芯 片的输入. 出现 16 个时钟周期前，帧同步信号变高，该数字输出无效. 电源输入.电源输入范围为 2.7V~5.5V，工作时接去耦合电容到地. 整个芯片的地电位参考电压. 帧同步输入信号. 当该信号为低时，数字信号在时钟下降沿写入至输入移位寄存器. 15 数字输入 时钟信号出现 16 个下降沿后，该信号的上升沿使 DAC 输出更新。若该信号在 15 个上升沿前变高，该信号的上升沿视为中断信号，DAC 的输出将忽略输入序列. 16 数字输入 串行时钟输入.在该时钟的下降沿，数字信号被输入至移位寄存器.时钟最高工作频率 为 40MHz. 8 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 典型性能描述 VA=VREF=5V，Ta=25℃，特殊说明除外 图 3. CBM108S085 典型 INL 图 4. CBM128S085 典型 INL 9 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 图 5. CBM108S085 典型 DNL 图 6. CBM128S085 典型 DNL 10 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 图 7. DAC 唤醒（退出休眠状态）过程 图 8. 输出建立过程 （0.25 满幅至 0.75 满幅变化） 11 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 图 9. 上电复位 图 10 断电复位 12 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 功能描述 DAC 结构 CBM128S085/CBM108S085中含有8通道DAC，每个通道都包含一DAC寄存器、一个电阻串结构 DAC和一输出驱动电路。电阻串结构DAC通过电阻串分压产生对应的电平，然后开关选择相应输出。为了 驱动外部负载，每通道输出端都增加了一缓冲驱动电路。 电阻串 DAC 结构示意图如图 11 所示，电阻串由 N 个等值电阻组成，参考电压直接加在电阻串上， 电阻分压产生 N 个输出电压，分别由 N 个开关控制，相邻电压均为 VLSB。每个电阻电压均可通过闭合对 应开关输出，数字输入信号控制开关的闭合与断开，每个输入码对应一个开关，因此对于 10bit 精度， N=1024；对于 12bit 精度，N=4096。 图 11 电阻串 DAC 结构示意图 13 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 当输入数字信号为 D 时： VOUT=VREF × (D/N) CBM128S085 时 N=4096；CBM108S085 时 N=1024。CBM128S085/CBM108S085 中的 8 通 道 DAC，其中 ABCD 通道采用 VREF1 参考电压，EFGH 通道采用 VREF2 参考电压，参考电压直接从 外部输入因而可以灵活设置。数字信号 D 由串行接口写入内部 DAC 寄存器，进而控制 DAC 最终输出电 压。CBM128S085/ CBM108S085 的 8 通道 DAC 可以单独控制其使能或休眠，休眠状态下 DAC 的输 出有三种模式：高阻、2.5K 欧姆阻抗到地和 100K 欧姆阻抗到地，可以根据实际需要进行选择。 DAC 输出缓冲驱动电路采用轨到轨结构，输出电压范围为[0,VA]（实际输出电压范围受限于参考电压 的大小） ，当输出电压接近 0 或 VA 时，缓冲驱动电路的线性度会快速恶化，因此线性度指标 INL 的定义 中去掉了部分最大码和最小码，在实际应用中应需注意。输出缓冲驱动电路可以驱动 2K 欧姆电阻负载以 及 1500pF 到地或电源的电容。负载电阻减小时，驱动电流相应增大，导致输出电压会有所变化，具体的 结果请参考前面的特性说明。缓冲驱动电路内置输出短路保护装置，保护电流典型值为 20mA。 串行接口 串行接口描述 输入端的三线串行接口与 SPITM， QSPI 和 MICROWIRE，以及大多数的 DSP 接口兼容，其时钟 工作频率最高能达到 40MHz。芯片的写操作在时钟下降沿进行，数据以 16 个周期为一帧，即在一帧数 据同步序列内有 16 个时钟下降沿，详细接口时序如图 12 所示，具体数值请参考表 4。 图 12 串行接口时序 以写一帧数据为例，当SYNC 信号拉低，芯片的写操作开始执行，在DIN 输入的数据通过SCLK 的下降沿同步至移位 14 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 寄存器。为了避免时钟错误，需要保证SYNC 下降沿与时钟下降沿之间的建立时间（SYNC 与SCLK 的时序关系）。当SCLK 的第16 个时钟下降沿到来，最后一位数据写入移位寄存器。此时，SYNC信号变高，芯片开始进行编程操作（通道选择， 模式选择与寄存器内容变更等）。SYNC信号变高之后的时钟下降沿不会对芯片产生影响。 若SYNC在第15个时钟下降沿前变高，移位寄存器中写序列操作数据将被视为无效。当时钟沿超过17个下降沿时，DIN 的数据将在DOUT端口上依次输出。这种操作模式的更多信息可参考菊花链工作模式。 当 DIN 为高时，输入端驱动器需要消耗更多的电流，在写序列有效时，DIN 应当处于闲置状态从而降低功耗。另一方面， 当处于菊花链模式 DOUT 有效输出时，同步帧信号应处于空闲状态。 菊花链工作模式 菊花链（Daisy chain）工作模式允许单个串行控制器同时对多个芯片进行操作，进而减少信号线数 目并且简化连接。菊花链工作模式下，所有芯片共享SYNC和SCLK信号，前一芯片的DOUT信号接后一芯片 的DIN。串行接口接收数据时仍然以帧为单位，当数据长度超过一帧时，芯片在接收当前帧的同时会把前 一帧的数据依次从DOUT端口输出给后续芯片，进而作为后续芯片的数据输入。当SYNC信号上升沿到来 时，所有芯片会把当前接收到的帧数据同时更新至串行输入寄存器。 以三颗芯片菊花链为例进行说明，此时连接如图 13 所示，DAC1 的 DOUT 输出给 DAC2 的 DIN，DAC2 的 DOUT 输出给 DAC3 的 DIN。串行控制器发送数据时的时序如图 14 所示，在 SYNC 信号为低时发送 3 帧数据，分别输出给 DAC3、DAC2 和 DAC1，注意数据发送顺序。需要特别注意的是 DOUT 是在 SCLK 信号下降沿更新的，将在 SCLK 信号的下一次下降沿被后续芯片采样，为了保证正确采样需要满足 DIN 信 号保持时间的要求，因此需要特别注意板上 SYNC、SCLK、DIN 和 DOUT 信号的延时，必要时需要在 DIN 和 DOUT 中间加入延时。 图 13 菊花链连接 15 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 图 14 菊花链时序 串行输入寄存器 串行输入寄存器以 16 位为一帧，记为 DB[15:0]，其中前 4 位 DB[15:12]为模式控制位，后 12 位 DB[11:0] 为数据位。串行输入寄存器的说明一览表如表 6 所示。CBM108S085 为 10bit DAC，因此当 D[15]=0 时， 数据位 D[11:0]中只有 D[11:2]有效， 剩余 D[1:0]无效。 D[11]为 MSB， D[0]为 LSB。DB[15:12] 把串行输入数据分为 4 种类型，分别是：写数据/DAC 寄存器、模式控制、特殊命令和休眠模式，分别对 应不同的功能。 表 6 串行输入寄存器说明 类型 休眠模式 DB[15:12] DB[11:0] 1111 xxxx_HGFEDCBA 1110 xxxx_HGFEDCBA 1101 xxxx_HGFEDCBA 1100 D11 D10 … D1 D0 说明 DB[7:0]相应位为’1’时，对应通道进入休眠状态，2.5K 欧姆阻抗输出 DB[7:0]相应位为’1’时，对应通道进入休眠状态，100K 欧姆阻抗输出 DB[7:0]相应位为’1’时，对应通道进入休眠状态，高阻 输出 广播模式：所有通道的数据寄存器和 DAC 寄存器同时更 新为 DB[11:0]的值。 A 通道更新：A 通道的数据寄存器和 DAC 寄存器同时 特殊命令 1011 D11 D10 … D1 D0 更新为 DB[11:0]，其它 7 个通道的 DAC 寄存器也同时 更新为对应数据寄存器的值。 模式控制 写数据/DAC 更新选择：当 DB[7:0]某位为’1’时，对应通道 DAC 寄 1010 xxxx_HGFEDCBA 1001 xxxx_xxxx_xxxx WTM 模式命令 1000 xxxx_xxxx_xxxx WRM 模式命令 0111 D11 D10 … D1 D0 存器更新为数据寄存器的值，DAC 输出也随着更新。 WRM: D[11:0]仅写入 H 通道数据寄存器 16 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 寄存器 WTM: D[11:0] 直接更新 H 通道 DAC 寄存器 0110 D11 D10 … D1 D0 0101 D11 D10 … D1 D0 0100 D11 D10 … D1 D0 0011 D11 D10 … D1 D0 0010 D11 D10 … D1 D0 0001 D11 D10 … D1 D0 0000 D11 D10 … D1 D0 WRM: D[11:0] 仅写入 G 通道数据寄存器 WTM: D[11:0] 直接更新 G 通道 DAC 寄存器 WRM: D[11:0] 仅写入 F 通道数据寄存器 WTM: D[11:0] 直接更新 F 通道 DAC 寄存器 WRM: D[11:0] 仅写入 E 通道数据寄存器 WTM: D[11:0] 直接更新 E 通道 DAC 寄存器 WRM: D[11:0] 仅写入 D 通道数据寄存器 WTM: D[11:0] 直接更新 D 通道 DAC 寄存器 WRM: D[11:0] 仅写入 C 通道数据寄存器 WTM: D[11:0] 直接更新 C 通道 DAC 寄存器 WRM: D[11:0] 仅写入 B 通道数据寄存器 WTM: D[11:0] 直接更新 B 通道 DAC 寄存器 WRM: D[11:0] 仅写入 A 通道数据寄存器 WTM: D[11:0] 直接更新 A 通道 DAC 寄存器 所有DAC通道都包含两个寄存器：数据寄存器和DAC寄存器，更新DAC寄存器会直接更新DAC的输 出模拟信号；数据寄存器暂存串行接口输入的数据，用户可以发送命令把DAC寄存器更新为数据寄存器中 的值。当所有数据寄存器都写入后，用户可以发送命令控制所有DAC通道的输出同时更新。 串行接口控制寄存器的更新有两种方式：WRM(Write Register Mode)和 WTM(Write Through Mode)。写数据/DAC寄存器时，WRM方式下只有数据寄存器被更新，WTM方式下数据寄存器和DAC寄 存器同时更新。芯片上电默认采用的是WRM方式。 串行输入特殊命令有三个：更新选择、A 通道更新和广播模式。更新选择命令可以选择性的对某一通 道进行 DAC 寄存器更新，进而更新 DAC 的输出；A 通道更新命令在写入 A 通道数据的同时更新所有通道 的 DAC 输出；广播命令可以把所有通道的数据寄存器和 DAC 寄存器同时更新为同一值。 休眠模式 17 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 CBM128S085/ CBM108S085 的 8 通道 DAC 均可以单独配置为休眠模式，休眠模式通过设置串行 输入寄存器来完成，设置 DB[15:12]为所需的休眠模式，并把需要休眠的通道的对应位设置为“1”。当 8 通道 DAC 全部休眠后，芯片内部的偏置电路也一并休眠，不过芯片内部断电复位电路此时仍然在正常工 作，消耗电流的典型值约为 10uA。 上电/断电复位 CBM128S085/ CBM108S085 内部同时含有上电复位和断电复位电路，该复位电路同时控制所有通 道的输出，复位后所有通道的数据/DAC 寄存器设置为全 0，DAC 的最终输出也为 0 电平。当电源电压升 高至芯片最低工作电压后产生复位操作，波形如图 9 所示。断电复位发生在芯片电源断电过程中，当电源 电压低于约 2.7V 时，产生复位操作，波形如图 10 所示。 封装尺寸(TSSOP-16) SYBMOL MILLIMETER MIN NOM MAX A - - 1.20 A1 0.05 - 0.15 A2 0.90 1.00 1.05 A3 0.39 0.44 0.49 b 0.20 - 0.30 b1 0.19 0.22 0.25 c 0.13 - 0.19 c1 0.12 0.13 0.14 D 4.86 4.96 5.06 E 6.20 6.40 6.60 E1 4.30 4.40 4.50 e L 0.65 BSC 0.45 L1 θ L/F 载体尺寸 （mil） - 图 15 TSSOP16 封装尺寸，单位:mm 0.75 1.00 BSC 0 - 8° 91×118 18 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 QFN 19 www.corebai.com CBM128S085/CBM108S085 产品详参 PACKAGE/ORDERING INFORMATION PRODUCT CBM108S085 ORDERING PAKEAGE TRANSPOT MARKING MEDIA,QUANTILY QFN16 108S085 Reel,2500 -40℃~125℃ TSSOP16 108S085 Reel,2500 CBM128S085QS -40℃~125℃ QFN16 128S085 Reel,2500 CBM128S085TS -40℃~125℃ TSSOP16 128S085 Reel,2500 TEMPRANGE PACKAGE CBM108S085QS -40℃~125℃ CBM108S085TS NUMBER CBM128S085 20 www.corebai.com