在電子工程師的設計領域中，數模轉換器（DAC）是連接數字世界與模擬世界的關鍵橋梁。TI推出的DAC8564便是一款極具競爭力的產品，今天我們就來深入剖析它的特點、性能及應用。

文件下載：dac8564.pdf

產品概述

DAC8564是一款低功耗、電壓輸出、四通道、16位的數模轉換器。它集成了一個2.5V、2ppm/°C的內部參考（默認啟用），提供了2.5V的滿量程輸出電壓范圍。該器件具有出色的單調性和線性度，能有效減少不必要的代碼間瞬態(tài)電壓（毛刺），非常適合對精度和穩(wěn)定性要求較高的應用場景。

關鍵特性

高精度與低毛刺

• 相對精度：達到±4LSB，確保了輸出的準確性。
• 毛刺能量：僅為0.15nV - s，大大降低了信號干擾。

內部參考優(yōu)勢

• 高精度：初始精度為0.004%，能提供穩(wěn)定的參考電壓。
• 低溫度漂移：典型溫度漂移為2ppm/°C，最大為5ppm/°C，受溫度影響小。
• 高驅動能力：可在$V{REF} H / V{REF} OUT$引腳提供高達20mA的電流。

低功耗與寬電源范圍

• 低功耗：正常工作時電流為1mA（5V供電），掉電模式下電流可降至1.3μA（5V供電）。
• 寬電源范圍：支持+2.7V至+5.5V的電源電壓，適應多種供電環(huán)境。

高速串行接口

采用3線串行接口，時鐘速率最高可達50MHz，兼容標準SPI?、QSPI?、Microwire?和數字信號處理器（DSP）接口，方便與各種數字系統(tǒng)集成。

電氣性能

靜態(tài)性能

• 分辨率：16位，能實現精細的模擬輸出。
• 線性度：差分非線性度（DNL）最大為±1LSB，保證了輸出的線性變化。
• 誤差指標：相對精度、偏移誤差、滿量程誤差等指標都在合理范圍內，確保了輸出的準確性。

動態(tài)性能

• 輸出電壓建立時間：至±0.003%滿量程范圍（FSR）的建立時間為10μs，響應速度快。
• 壓擺率：達到2.2V/μs，能快速跟蹤輸入信號的變化。

參考輸出特性

內部參考輸出具有良好的溫度穩(wěn)定性、低噪聲和高負載調節(jié)能力，能為DAC提供穩(wěn)定的參考電壓。

工作原理

DAC架構

DAC8564采用電阻串DAC后跟輸出緩沖放大器的架構。電阻串部分由一系列阻值為R的電阻組成，通過開關選擇不同節(jié)點的電壓輸入到輸出放大器，保證了單調性。輸出緩沖放大器能產生軌到軌的電壓輸出，可驅動2kΩ與1000pF并聯的負載。

內部參考

內部參考基于雙極晶體管的精密帶隙電壓參考，通過巧妙的電路設計實現了輸出電壓幾乎不受溫度影響。同時，可通過串行命令啟用或禁用內部參考，增加了使用的靈活性。

串行接口與控制

接口特點

• 24位輸入移位寄存器：由8位控制位和16位數據位組成，能準確接收和處理數據。
• 高速數據傳輸：串行時鐘頻率最高可達50MHz，支持高速數據寫入。
• 靈活的控制模式：通過解碼8位控制位，可實現多種操作模式，如單通道存儲、單通道更新、同步更新和廣播更新等。

控制注意事項

在使用過程中，要注意SYNC引腳的操作，避免在沒有完整SCLK脈沖的情況下切換SYNC引腳，否則可能導致SPI接口鎖定在錯誤狀態(tài)。

電源管理與工作模式

電源要求

• AVDD：2.7V至5.5V，為模擬電路和內部邏輯供電。
• IOVDD：1.8V至5.5V，為數字輸入結構供電，可根據系統(tǒng)需求靈活配置。

工作模式

• 正常模式：各通道正常工作，提供穩(wěn)定的模擬輸出。
• 掉電模式：有三種掉電模式可供選擇，可將輸出連接到不同阻值的電阻到地或設置為高阻態(tài)，同時大幅降低功耗。

應用案例

便攜式儀器

低功耗和小尺寸的特點使其非常適合用于便攜式儀器，如便攜式醫(yī)療設備、手持測試儀器等，能有效延長電池續(xù)航時間。

閉環(huán)伺服控制

高精度和快速的建立時間使其能夠滿足閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)對實時性和準確性的要求，實現精確的位置、速度控制。

過程控制與PLC

在工業(yè)過程控制和可編程邏輯控制器（PLC）中，可用于模擬信號的生成和調節(jié)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

設計建議

布局與布線

• 合理分區(qū)：將模擬電路和數字電路分開布局，減少數字噪聲對模擬輸出的影響。
• 電源濾波：在$V_{DD}$引腳添加合適的電容進行濾波，如1μF至10μF的電容和0.1μF的旁路電容，降低電源噪聲。
• 接地處理：將GND引腳直接連接到模擬接地平面，并與數字接地在電源入口點連接，避免地環(huán)路干擾。

參考設計

在使用內部參考時，建議在$V{REF} H / V{REF} OUT$引腳連接150nF或更大的電容進行濾波，以提高參考電壓的穩(wěn)定性和降低噪聲。

DAC8564以其高精度、低功耗、靈活的接口和豐富的功能，為電子工程師提供了一個優(yōu)秀的數模轉換解決方案。在實際設計中，我們需要根據具體應用需求，合理選擇工作模式和配置參數，并注意布局布線和電源管理等方面的問題，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。希望本文能為大家在使用DAC8564時提供一些有價值的參考。大家在使用過程中遇到過哪些問題或者有什么獨特的應用經驗，歡迎在評論區(qū)分享交流！