Texas Instruments DACx3004W智能数模转换器 (DAC) 是引脚兼容系列四通道、缓冲型、电压输出和电流输出智能数模转换器 (DAC)。这些DACx3004W支持高阻态断电模式，并在断电情况下支持高阻态输出。DAC输出提供一个强制检测选项，可用作可编程比较器和电流阱。多功能GPIO、NVM和数函生成使这些智能DAC适用于设计重复使用和无处理器的应用。这些器件可自动检测I^2^C、SPI和PMBus接口，并包含一个内部参考。

数据手册：*附件：Texas Instruments DACx3004W智能数模转换器数据手册.pdf

Texas Instruments DACx3004W的功能集与微型封装和低功耗相结合，使这些智能DAC成为偏置和校准用直流设定点、电压裕量和调节以及波形生成等应用的理想选择。

特性

• 具有灵活配置的可编程电压或电流输出
  • 电压输出
    • 1 LSB DNL
    • 1×、1.5×、2×、3×和4×增益
  • 电流输出
    • 1LSB INL和DNL (8位)
  • 单极和双极输出范围选项：25µA至250µA
• 在电压输出模式下，每通道IDD 为35µA
• 适合所有通道的可编程比较器模式
• 当VDD 关闭时提供高阻抗输出
• 高阻抗和电阻下拉断电模式
• 50 MHz SPI兼容型接口
• 自动检测的I^2^C、SPI或PMBus™接口
  • 1.62V V IH （VDD = 5.5V时）
• 可配置为多种功能的通用输入/输出 (GPIO)
• 生成预定义的波形：正弦波、三角形波、锯齿波
• 用户可编程的非易失性存储器 (NVM)
• 内部、外部或电源作为基准
• 宽工作范围
  • 电源范围：1.8 V至5.5 V
  • 温度范围：-40°C至+125°C
• 16引脚DSBGA (1.75 mm × 1.75 mm) 微型封装

简化框图

德州仪器DACx3004W智能数模转换器技术解析

关键特性

灵活的电压/电流输出配置

• ‌电压输出模式‌：
  • 12位(DAC63004W)或10位(DAC53004W)分辨率
  • 可编程增益：1×、1.5×、2×、3×和4×
  • 输出电压范围：0V至VDD
  • 电压输出模式下每通道仅消耗35μA电流
• ‌电流输出模式‌：
  • 8位分辨率
  • 多种输出范围可选：25μA至250μA(单极性和双极性)
  • 输出阻抗高达60MΩ

智能功能集

• 自动检测的I2C/SPI/PMBus接口(支持50MHz SPI和1MHz I2C Fast Mode Plus)
• 可编程比较器模式(所有通道)
• 预定义波形生成功能(正弦波、三角波、锯齿波)
• 用户可编程非易失性存储器(NVM)
• 多功能GPIO(可配置为LDAC、PD、PROTECT、RESET等多种功能)

电源管理特性

• 掉电时高阻抗输出
• 支持高阻抗和电阻下拉两种掉电模式
• 深度睡眠模式下功耗仅1.5μA(典型值)

内部架构与工作原理

DACx3004W采用字符串架构，包含电压输出放大器和外部反馈引脚，以及每个通道的电压-电流转换器。器件内部包含1.21V基准电压源，同时支持外部基准输入或电源电压作为基准。

‌参考电压选择‌：

1. ‌内部基准‌：1.21V固定电压，通过可编程增益放大器实现不同输出范围
2. ‌外部基准‌：1.7V至VDD范围，输出增益固定为1×
3. ‌电源基准‌：直接使用VDD作为基准，输出增益固定为1×

‌数字接口‌：

• 支持I2C标准模式(100kbps)、快速模式(400kbps)和快速模式Plus(1Mbps)
• SPI模式支持三线接口(默认)和四线接口(通过GPIO配置SDO)
• 自动协议检测功能，上电后锁定首次成功通信的接口协议

典型应用

1. 可编程电流源

DACx3004W可通过外部MOSFET构建高精度电流源，利用其力-感测输出补偿MOSFET的栅源电压变化。GPIO引脚可用于无需软件的电流开关控制，输出电流范围可通过外部电阻RSET设置。

‌设计示例‌：

• 目标：0-200mA可编程电流源
• 设计参数：
  • VSET = 0.6V (最大)
  • RSET = 3Ω (功率≥120mW)
  • DAC配置：
    • 内部基准1.21V
    • 增益1.5×
    • 12位代码1354d(对应0.6V输出)

2. 电压裕度和缩放

DACx3004W的高阻抗输出特性使其非常适合电压裕度和缩放应用：

• 上电时DAC输出默认保持高阻抗
• 可通过NVM预编程启动代码
• 可编程压摆率控制(4μs/step至5127.92μs/step)
• PROTECT功能可在系统故障时安全关闭输出

3. 光学模块应用

• 小尺寸封装满足空间限制
• 高精度电流输出驱动激光二极管
• 温度补偿功能提高系统稳定性

编程与配置

寄存器映射

DACx3004W提供丰富的寄存器配置选项，包括：

• DAC数据寄存器(12/10/8位)
• 边沿设置寄存器(高/低裕度)
• 功能配置寄存器(波形生成、压摆率控制)
• 比较器模式配置
• 通用配置寄存器(电源管理、NVM控制)

非易失性存储器(NVM)

• 支持用户编程和擦除
• 20000次写周期耐久度(85°C下)
• 50年数据保持能力(25°C)
• 内置CRC校验确保数据完整性

布局建议

为确保最佳性能，建议：

1. 将模拟、数字和电源引脚分开布局
2. 在VDD引脚附近放置0.1μF去耦电容
3. CAP引脚使用约1.5μF旁路电容
4. 所有数字输出引脚需外部上拉电阻
5. 保持参考电压走线短且远离噪声源