DAC60516 ADC 产品文档总结

12位DAC60516是一款低功耗、16通道、缓冲电压输出数模转换器（DAC）。该DAC60516包括一个2.5V、15ppm/°C的内部基准电压源，在大多数应用中无需外部精密基准电压源。用户可选择的增益配置可用于提供2.5V或5V的满量程输出电压。该DAC60516由单个电源供电。
*附件：dac60516.pdf

与DAC60516的通信通过支持SPI和I2C的串行接口执行，以高达50MHz的时钟速率运行（在SPI写入器件期间）。VIO引脚支持1.7V至5.5V的串行接口工作。DAC60516灵活的接口支持与各种行业标准微处理器和微控制器一起运行。

该DAC60516的特点是在–40°C至+125°C的温度范围内工作，并采用小型WQFN封装。

特性

• 性能：
  • INL：12位分辨率下最大±1LSB
  • 星期二：FSR 最大值的 ±0.15%
• 集成 2.5V 精密内部基准电压源
  • 初始精度：最大 ±2.5mV
  • 漂移：15ppm/°C（典型值）
• 高驱动能力：50mA，电源轨为0.5V
• 灵活的配置选项
  • 用户可选增益：2 ×，1 ×
  • 重置为零刻度
  • 清除输出功能
• 工作范围广：
  • 电源：2.7V 至 5.5V
  • 温度范围：–40°C 至 +125°C
• SPI 和 I2C 接口：1.7V 至 5.5V 工作电压
  • SPI：4线接口
  • I2C：四个目标地址
• 小包装：
  • 4mm × 4mm，28 引脚 WQFN

参数

方框图

一、产品概述

DAC60516 是德州仪器推出的 16 通道 12 位电压输出型数模转换器（DAC） ，核心优势为集成高精度基准源、高驱动能力与灵活配置，适用于光模块、直流互联、模拟输出模块等场景。器件支持 2.7V-5.5V 单电源供电，工作温度覆盖 - 40°C 至 + 125°C 工业级范围，采用 4mm×4mm 28 引脚 WQFN（RUY 封装），兼具小型化与高集成度。

二、核心参数与性能

1. 关键性能指标

参数	规格	备注
分辨率	12 位（无失码）	支持单极性输出，直二进制编码
线性度	积分非线性（INL）±1LSB（最大值）	全温度范围
总未调整误差（TUE）	±0.15% FSR（最大值）	含增益、偏移误差
输出驱动能力	50mA（距电源轨 0.5V 内）	短路电流 75mA（临时过载保护）
建立时间	6μs（±1LSB，1/4 至 3/4 量程切换）	AVDD=5.5V，V_REF=2.5V
输出噪声	0.1Hz-10Hz：12μVpp；1kHz：65nV/√Hz	中量程下典型值
电源抑制比（PSRR）	DC：0.02mV/V；AC（60Hz）：80dB	抑制电源噪声能力

2. 内置基准源特性

• 输出电压 ：2.5V（25°C 时典型值，精度 ±2.5mV）
• 温度漂移 ：15ppm/°C（典型值）
• 输出噪声 ：0.1Hz-10Hz：10μVpp；10kHz：125nV/√Hz
• 负载能力 ：-4mA 至 10mA（源 / 灌电流），负载调整率 175μV/mA

三、硬件设计关键信息

1. 封装与引脚功能

• 封装类型 ：28 引脚 WQFN（RUY），尺寸 4mm×4mm，暴露热焊盘需接地（热阻 RθJA=39.7°C/W，RθJC=2.5°C/W）。
• 核心引脚分类 ：
  • 电源引脚 ：AVDD（模拟电源，2.7V-5.5V）、VIO（数字 I/O 电源，1.7V-AVDD）、GND（模拟 / 数字地，需单点连接）。
  • 模拟输出 ：OUT0-OUT15（16 路电压输出，单端，范围 0V 至 V_REF 或 2×V_REF）。
  • 基准与控制 ：REF（基准 I/O，内置基准使能时为输出，禁用时为外部基准输入）、RESET（低有效复位）、LDAC（低有效同步更新输出）。
  • 通信接口 ：SCL/CS（I²C 时钟 / SPI 片选）、SDA/SCLK（I²C 数据 / SPI 时钟）、A0/SDI（I²C 地址选择 / SPI 数据输入）、A1/SDO（I²C 地址选择 / SPI 数据输出）、FLEXIO（可配置为 GPIO 或 CLEAR 引脚）。

2. 电源与基准设计

• 电源要求 ：
  • AVDD 需搭配 1μF-10μF 钽电容 + 0.1μF 陶瓷去耦电容，就近布置在引脚旁；VIO 需接 0.1μF 陶瓷电容。
  • 电源序列无强制要求，但上电后需等待 10ms（内部校准与初始化）才能通信。
• 基准配置 ：
  • 默认启用内置 2.5V 基准，REF 引脚需接 150nF 滤波电容；可通过 GEN_CONFIG 寄存器的 REF_PWDWN 位禁用，外接 1V-AVDD 范围基准（如 REF6025）。
  • 外部基准输入电流 85μA（V_REF=2.5V 时），输入阻抗 25kΩ-30kΩ。

四、核心功能与配置

1. 输出与同步控制

• 增益配置 ：支持 1× 或 2× 增益（通过 DAC_GAIN 寄存器），按 4 通道组（QUAD0-QUAD3）配置，全量程输出范围为 0V-2.5V（增益 1×）或 0V-5V（增益 2×）。
• 同步 / 异步更新 ：
  • 异步模式 （默认）：写入缓冲寄存器后立即更新输出。
  • 同步模式 ：需通过 LDAC 引脚（低电平触发）或 TRIGGER 寄存器（软件触发）同步更新指定通道（每 bit 对应 2 个通道）。
• 清零功能 ：
  • 硬件：FLEXIO 引脚配置为 CLEAR 时，低电平触发指定通道输出清零码（默认 0V）。
  • 软件：通过 CLEAR 寄存器单独控制各通道清零，清零码可通过 CLEAR_CODE 寄存器自定义（0-4095）。

2. 通信接口

• 双接口支持 ：自动检测 I²C 或 SPI 模式，上电后不可切换。
  • I²C 接口 ：支持标准模式（100kHz）、快速模式（400kHz）、快速 + 模式（1MHz），4 个可选从地址（由 A0/A1 引脚电平决定），支持广播写入与块传输。
  • SPI 接口 ：4 线制（CS、SCLK、SDI、SDO），最高时钟频率 50MHz（写操作），支持 24 位数据帧，SDO 输出可配置为上升沿或下降沿更新（FSDO 位）。

3. 功率管理与诊断

• 通道断电 ：通过 PWDWN 寄存器单独禁用任意通道，断电后输出接地（下拉电阻），降低功耗（AVDD 电流典型值 1μA）。
• 故障检测 ：
  • 短路检测：DAC_STATUS 寄存器指示各通道是否短路（输出短路至 GND 时对应位置 1），全局状态位 GDAC_SC_STS 汇总故障。
  • 复位标志：RESET_FLAGS 寄存器记录 AVDD 崩溃、RESET 引脚、VIO 掉电等复位事件。

五、寄存器与配置

1. 核心寄存器分类

寄存器地址	名称	功能
03h	PWDWN	16 位，控制各通道断电（1 = 禁用，0 = 使能）
04h	DAC_GAIN	4 位，按 4 通道组配置增益（0=1×，1=2×）
05h	TRIGGER	软件触发同步更新（每 bit 对应 2 个通道）与软件复位（写入 0xA 触发）
07h	STATUS	全局状态，含短路故障汇总位 GDAC_SC_STS
09h	GEN_CONFIG	全局配置，含内置基准使能（REF_PWDWN）、FLEXIO 功能选择
0Ah	SYNC_EN	16 位，控制各通道同步模式（1 = 同步，0 = 异步）
0Ch	CLEAR	16 位，软件触发各通道清零（1 = 清零，0 = 正常）
10h-1Fh	OUTx_BUFFER_CODE	各通道数据缓冲寄存器（12 位，直二进制）
20h-2Fh	OUTx_CLEAR_CODE	各通道清零码寄存器（12 位，默认 0）
32h	DAC_STATUS	16 位，各通道短路状态（1 = 短路，0 = 正常）

2. 典型配置流程

1. 上电初始化 ：等待 10ms 后，通过 RESET 引脚或软件复位（TRIGGER 寄存器）初始化。
2. 基准配置 ：若使用内置基准，确保 GEN_CONFIG 寄存器 REF_PWDWN=0；若外接基准，设置 REF_PWDWN=1 并接入外部基准至 REF 引脚。
3. 增益与同步设置 ：通过 DAC_GAIN 配置通道组增益，SYNC_EN 设置同步模式（如需同步更新，LDAC 引脚需低电平触发）。
4. 写入数据 ：通过 SPI/I²C 写入 OUTx_BUFFER_CODE 寄存器，异步模式下立即输出，同步模式需触发 LDAC。

四、应用设计与布局

1. 典型应用场景

• 可编程电流源 ：搭配运放与晶体管，实现 0A-10A 高电流输出（如图 8-2），适用于激光偏置、半导体测试。
• 双极性输出 ：通过外部运放与电阻网络（如图 8-1），将单极性 0V-5V 转换为 ±10V 双极性输出，适用于工业控制。
• 多通道模拟输出模块 ：16 通道并行输出，支持同步更新，适用于数据采集系统（DAQ）、自动化设备。

2. PCB 布局准则

• 分区设计 ：模拟区（OUTx、REF、AVDD）与数字区（通信引脚、VIO）分离，避免交叉干扰；地平面需独立，仅在器件下方单点连接。
• 布线要求 ：
  • 模拟输出线（OUTx）需短且粗，远离数字时钟线（SCLK、SCL），避免平行布线。
  • 基准线（REF）需屏蔽，长度不超过 5cm，滤波电容（150nF）紧靠 REF 引脚。
  • 电源布线：AVDD 与 VIO 独立走线，宽度≥0.5mm，去耦电容（0.1μF+10μF）就近布置。
• 热焊盘处理 ：暴露热焊盘需通过过孔连接至地平面，确保散热（推荐焊接面积≥2mm×2mm）。

五、订购信息

型号	通道数	封装	最小包装	RoHS	MSL 等级
DAC60516RUYR	16	28 引脚 WQFN	3000 片 / 卷带	是	1 级（260°C 回流焊，无湿度限制）
DAC60516RUYT	16	28 引脚 WQFN	250 片 / 卷带	是	1 级
DAC60516RUYR.A	16	28 引脚 WQFN	3000 片 / 卷带	是	1 级
DAC60516RUYT.A	16	28 引脚 WQFN	250 片 / 卷带	是	1 级

所有型号均采用 NIPDAU 引脚镀层，符合无铅焊接标准，工作温度 - 40°C 至 + 125°C。