MS5541/MS5542——2.7V 到 5.5V、串行输入、电压输出、16 位数模转换器

产品简述

  MS5541/MS5542 是一款单通道、16 位、串行输入、电压

输出的数模转换器，采用 2.7V 至 5.5V 单电源供电，输出范围

为 0V 至 VREF。在输出范围内保证单调性，在温度范围为-40°C

至+85°C 能够提供 1LSB INL 的 14 位精度。MS5541/MS5542 提

供无缓冲输出，低建立时间、低功耗和低失调误差等特性。并

且具有低噪声性能和低毛刺，适合多种终端系统使用。

  MS5542 能够工作在双极性模式，产生±VREF的输出摆幅。

具有用于基准电压与模拟接地引脚的开尔文检测连接，以减少

布局敏感度。

主要特点

◼有效精度 14 位

◼3V 和 5V 单电源

◼低功耗：0.825mW

◼建立时间：1.2μs

◼无缓冲电压输出能够直接驱动 60kΩ 负载

◼低毛刺：1.1nV-s

◼兼容 SPI/QSPI/MICROWIRE 和 DSP 接口标准

应用

◼精密源测量仪器

◼自动测试设备

◼数据采集系统

◼工艺过程控制

产品规格分类

管脚图

管脚说明

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

内部框图

极限参数

  芯片使用中，任何超过极限参数的应用方式会对器件造成永久的损坏，芯片长时间处于极限工作

状态可能会影响器件的可靠性。极限参数只是由一系列极端测试得出，并不代表芯片可以正常工作在

此极限条件下。DGND=AGND=0V，所有的电压值都是相对于 0V。

注 1：工作环境温度，以及存储温度的项目以外，所有温度为 TA= 25°C。

推荐工作条件

工作电源电压范围

电气参数

VDD=2.7V  5.5V，VREF=2V  VDD，AGND=DGND=0V，TA=TMIN TMAX。

注意：没有特别规定，环境温度为 TA= 25°C ±2°C。

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

时钟特性

在没有特别注明下：VDD=2.7V  5.5V10%，VREF=2.048V，VINH= VDD的 90%，VINL= VDD的 10%，AGND=DGND=0V， -40°C < TA<+85°C。

典型特性曲线

工作原理

  MS5541/MS5542 是一款单通道、16 位、串行输入、电压输出 DAC。工作电压范围是 2.7 V 至 5.5

V，采用 5 V 电源时的典型功耗为 165μA。数据通过三线或四线式串行接口，以 16 位字格式写入该器

件。为确保处于已知上电状态，该器件设计具有上电复位功能。MS5541 单极性模式下，输出为 0V，

在双极性模式下的 MS5542 输出为-VREF。MS5542 具有开尔文检测连接的参考电压和模拟地。

数模转换部分

  DAC 架构包含两个匹配的 DAC 部分。图 7 所示为简化电路图。MS5541/MS5542 采用分段式 DAC

架构。16 位数据中的高 4 位通过解码后，可驱动 E1 到 E15 的 15 个开关。每个开关都将 15 个匹配电

阻中的一个连接到 AGND 或 VREF。16 位数据中的其余 12 位驱动电压模式 R-2R 梯形网络的 S0 至 S11 开

关。

串行接口

  MS5541/MS5542 由多功能三线或四线式串行接口控制，能够以最高 20MHz 的时钟速率工作，并

与 SPI、QSPI、MICROWIRE 和 DSP 接口标准兼容。时序图见图 4 所示。除 16 位 DAC 寄存器外，

MS5541/MS5542 还有一个独立的串行输入寄存器，新数据值可以预载到该串行输入寄存器中，而不会

干扰现有 DAC 输出电压。

  输入数据由片选输入 CS 使能帧传输。 CS 上发生高低跃迁之后，数据在串行时钟 SCLK 的上升沿同

步移入，并锁存在串行输入寄存器中。16 个数据位全部载入串行输入寄存器之后， CS 上发生低高跃

迁，如果 LDAC 处于低电平，则将移位寄存器的内容传输至 DAC 寄存器。如果 LDAC 此时处于高电平，

则 CS 上的低高跃迁只会将该内容传输至串行输入寄存器。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 位字形式载入，MSB 优先。只能 CS 处于低电

平时，将数据载入器件。

单极性输出结构

  该DAC能够驱动 60K的无缓冲负载。无缓冲操作导致电源电流（典型值 300μA）和失调误差都

很低。MS5541 的单极性输出摆幅为 0V 至 VREF。图 8 所示为一个典型的单极性输出电压电路。该示例

使用了 2.5V 基准和低失调、零漂移基准电压缓冲器 MS8629。

双极性输出结构

  对于外围所连接的运算放大器，MS5542 能够提供双极性输出，典型的电路结构如下图 9 所示。

其中，典型值为 28k的 RINV和 RFB作为反馈电阻连接到运放的输入和输出端，实现双极性输出。

典型应用

布局指南

  在任何注重精度的电路中，精心考虑电源和接地回路布局有助于确保达到规定的性能。安装

MS5541/MS5542 所用的印刷电路板(PCB)应采用模拟部分与数字部分分离设计，并限制在电路板的一定

区域内。如果 MS5541/MS5542 所在系统有多个器件要求模拟地-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。MS5541/MS5542 应当具有足够大的 10µF 电源旁路电容，与每

个电源上的 0.1µF 电容并联，并且尽可能靠近封装，最好是正对着该器件。10µF 电容为钽珠型电容。

0.1µF 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。

光耦合器电路

  MS5541/MS5542 是施密特触发的数字输入，使得它们可以接收缓慢的数字传输。这些适合在工业

中应用，其中可能需要通过光耦合器将 DAC 与控制器隔离，下图 10 所示光耦合器隔离电路结构。

多通道译码电路

MS5541/MS5542 具有片选引脚 CS ，能够选择一个或者多个 DAC 一起工作。所有芯片接收相同的

时钟串和数据串，但是在一个时间上只能有一个芯片接收 CS 信号。DAC 的地址由译码器决定。在数字

通路上存在数字馈通现象，使用突发时钟能够将数字馈通对模拟信号通道的影响降至最低。典型电路

结构如图 11 所示。

封装外形图

SOP8

——爱研究芯片的小王


审核编辑 黄宇