‌智能DAC技术解析：DACx3204系列在精密电压与电流输出中的应用

科技观察员 2025-09-18 638

描述

Texas Instruments DACx3204/DACx3204-Q1数模转换器 (DAC) 是12位 (DAC63204/DAC63204-Q1)、10位 (DAC53204/DAC53204-Q1) 和8位 (DAC43204/DAC43204-Q1) 四通道缓冲电压输出和电流输出智能DAC。这些DACx3204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、函数生成功能和非易失性存储器 (NVM) 使这些智能DAC可用于无处理器的应用和设计再利用。这些器件自动检测I^2^C、PmBus和SPI接口，并包含一个内部基准。

数据手册：

*附件：DACx3204数据手册.pdf

*附件：DACx3204-Q1数据手册.pdf

Texas Instruments DACx3204/DACx3204-Q1的功能集与微型封装和超低功耗相结合，使这些智能DAC成为电压裕量和调节以及实现偏置、校准和波形生成的直流设定点应用的理想选择。DACx3204-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100标准。

特性

具有灵活配置的可编程电压或电流输出
- 电压输出
  - 1LSB INL和DNL（10位和8位）
  - 增益：1x、1.5x、2x、3x和4x
- 电流输出
  - 1LSB INL和DNL (8位)
  - 输出范围选项：±25µA、±50µA、±125µA ±250µA
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
50MHz SPI兼容型接口
自动检测I^2^C、PmBus™或SPI接口
- VDD = 5.5V时VIH 为1.62V
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
- 电源电压范围：1.8V至5.5V
- 温度范围：-40°C至+125°C
微型封装：16引脚WQFN (3mm × 3mm）

功能框图

四通道

‌智能DAC技术解析：DACx3204系列在精密电压与电流输出中的应用

‌一、核心特性与架构‌

‌多模式输出配置‌
- ‌电压输出模式‌：支持1.8V至5.5V宽范围输出，可选增益（1.5x/2x/3x/4x），内部参考电压精度达1.21V±1%。
- ‌电流输出模式‌：提供±25μA至±250μA可编程范围，8位分辨率下INL/DNL误差仅为±1 LSB。
- ‌高阻抗（Hi-Z）状态‌：在断电或休眠模式下，输出自动切换为高阻态，避免干扰外部电路。
‌智能功能集成‌
- ‌ 非易失性存储器（NVM） ‌：保存用户配置，支持上电自动加载预设参数。
- ‌波形生成‌：内置正弦波、三角波、锯齿波等预定义波形，可通过寄存器控制频率与幅度。
- ‌可编程比较器‌：支持窗口比较、滞后和锁存功能，FBx引脚作为输入时响应时间低至10μs。
‌接口兼容性‌
自动检测I²C（支持PMBus）、SPI（50MHz）接口，减少主控MCU的配置负担。GPIO引脚可复用为LDAC、复位或状态指示功能。

‌二、典型应用场景‌

‌电源电压调节与裕度测试‌
- 通过FBx引脚反馈控制开关电源（如DCDC转换器），结合数字斜率控制（SLEW-RATE-X寄存器）实现无冲击电压切换。
- 案例：在3.3V电源系统中，通过DAC输出0.6V反馈电压，配合外部电阻网络实现±10%动态裕度调节。
‌光学模块与传感器驱动‌
- 电流输出模式直接驱动激光二极管（如±125μA范围），FBx引脚悬空以最小化漏电流（典型值<200nA）。
‌波形生成与PWM控制‌
- 利用内部NVM存储波形参数，生成50Hz至1kHz可调信号，适用于电机驱动或LED调光。

‌三、设计优化建议‌

‌布局与散热‌
- 采用3mm×3mm WQFN封装时，需将热焊盘连接至低阻抗地平面，确保θJA<49°C/W。
- VREF引脚需靠近DAC放置，并联0.1μF去耦电容以降低噪声（参考数据手册第6.5节）。
‌软件配置要点‌
- ‌初始化序列‌：先使能内部参考（EN-INT-REF=1），再配置输出模式（VOUT-PDN-X）。
- ‌故障保护‌：启用PROTECT功能后，可快速切换至安全状态（如Hi-Z或预存NVM代码）。
‌接口选择‌
- 高速场景：优先使用SPI接口（50MHz），通过GPIO/SDO引脚实现读回功能。
- 多设备控制：I²C模式下利用A0引脚扩展地址（4个可选），支持PMBus广播命令。

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