DAC53204-Q1 与 DAC63204-Q1 技术文档总结

12 位 DAC63204-Q1 和 10 位 DAC53204-Q1 （DACx3204-Q1） 是引脚兼容的汽车、四通道、缓冲、电压输出和电流输出智能数模转换器 （DAC） 系列。DACx3204-Q1器件支持Hi-Z掉电模式和断电条件下的Hi-Z输出。DAC输出提供力检测选项，用作可编程比较器和电流吸收器。多功能 GPIO、功能生成和 NVM 使这些智能 DAC 能够实现无处理器应用和设计重用。这些器件可自动检测 I 2C、PMBus 和 SPI，并包含内部基准电压源。
*附件：dac53204-q1.pdf

这些 DACx3204-Q1 智能 DAC 的功能集与微型封装和低功耗相结合，是电压裕度和缩放、用于偏置和校准的直流设定点以及波形生成等应用的绝佳选择。

特性

• • 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用：
  • 温度等级 1：–40°C 至 +125°C，T A
• 具有灵活配置的可编程电压或电流输出：
  • 电压输出：
    • 1 LSB DNL
    • 收益为 1 ×、1.5 ×、2 ×、3 ×和 4 ×
  • 电流输出：
    • 1 LSB INL 和 DNL（8 位）
    • ±25μA、±50μA、±125μA、±250μA输出范围选项
• 适用于所有通道的可编程比较器模式
• VDD关闭时的高阻抗输出
• 高阻抗和电阻下拉掉电模式
• 50MHz SPI 兼容接口
• 自动检测 I 2C、SPI 或 PMBus™ 接口
  • 1.62V V IH，V DD = 5.5 V
• 通用输入/输出 （GPIO） 可配置为多种功能
• 预定义波形生成：正弦波、三角波、锯齿波
• 用户可编程非易失性存储器 （NVM）
• 内部、外部或电源作为参考
• 工作范围广：
  • 电源：1.8 V 至 5.5 V
  • 温度范围：–40°C 至 +125°C
• 微型封装：16引脚WQFN（3 mm × 3 mm）

参数

方框图

一、产品概述

DAC53204-Q1（10 位分辨率）与 DAC63204-Q1（12 位分辨率）是引脚兼容的汽车级四通道智能 DAC，支持电压和电流输出，具备自动检测 I2C、PMBus™或 SPI 接口的功能，采用 3mm×3mm 的 16 引脚 WQFN 封装，适用于 - 40°C 至 + 125°C 的宽温工作环境，且通过 AEC-Q100 车规认证（温度等级 1），可满足汽车电子领域的严苛要求。

二、核心特性

1. 输出配置

• 电压输出 ：微分非线性（DNL）为 1 LSB，支持 1×、1.5×、2×、3×、4× 五种增益，输出范围与参考电压相关。
• 电流输出 ：8 位分辨率下积分非线性（INL）和 DNL 均为 1 LSB，提供 ±25μA、±50μA、±125μA、±250μA 四种输出范围选项。

2. 功能模式

• 比较器模式 ：所有通道可配置为可编程比较器，支持推挽 / 开漏输出、输出反转、可编程滞回、锁存比较器及窗口比较器功能，FBx 引脚作为比较器输入。
• 掉电模式 ：支持高阻抗（Hi-Z）和电阻下拉（10kΩ 或 100kΩ 至 AGND）掉电模式，VDD 关闭时输出自动进入高阻抗状态。
• 波形生成 ：内置预定义波形生成功能，可独立为每个通道生成正弦波、三角波、锯齿波，正弦波每周期含 24 个预编程点，支持四种相位设置。

3. 其他关键特性

• 灵活参考源 ：可选择内部（典型 1.21V）、外部或电源作为参考源。
• 非易失性存储器（NVM） ：用户可编程，可存储寄存器配置，支持 20000 次擦写周期（-40°C 至 + 85°C），数据 retention 达 50 年（25°C）。
• 通用输入输出（GPIO） ：可配置为 SDO、LDAC、PD、STATUS、FAULT-DUMP、RESET、PROTECT 等多种功能，支持无处理器操作。
• 高可靠性 ：具备静电放电（ESD）保护，人体放电模型（HBM）±2000V，带电设备模型（CDM）引脚 ±500V（全引脚）/±750V（角落引脚）；内置 NVM 循环冗余校验（CRC），确保数据完整性。

三、电气规格

1. 电源与温度

• 电源电压范围：1.7V 至 5.5V（推荐工作电压），绝对最大电压 - 0.3V 至 6V。
• 环境温度：工作温度 - 40°C 至 + 125°C，存储温度 - 65°C 至 150°C，结温 - 40°C 至 150°C。

2. 静态性能（电压输出，参考 tied to VDD，增益 1×）

参数	DAC53204-Q1（10 位）	DAC63204-Q1（12 位）	单位
积分非线性（INL）	-1.25 至 1.25	-5 至 5	LSB
微分非线性（DNL）	-1 至 1	-1 至 1	LSB
零码误差（VDD=5.5V，外部参考）	6 至 12	6 至 12	mV
增益误差	-0.5 至 0.5	-0.5 至 0.5	%FSR

3. 动态性能

• 电压输出建立时间：1/4 至 3/4 量程切换，在 VDD=5.5V 时典型值 20μs（增益 4× 时 25μs），压摆率 0.3V/μs。
• 电流输出建立时间：1/4 至 3/4 量程切换，8 位分辨率下典型值 60μs（VDD=5.5V）。
• 输出噪声：电压输出 0.1Hz 至 10Hz 频带下峰峰值噪声典型值 50μV（增益 4× 时 90μV）；电流输出 0.1Hz 至 10Hz 频带下峰峰值噪声典型值 150nA。

4. 接口时序

• I2C ：支持标准模式（100kHz）、快速模式（400kHz）、快速模式 +（1MHz），SCL 高电平最小周期 4μs（标准模式）、0.6μs（快速模式）、0.26μs（快速模式 +）。
• SPI ：写操作时钟频率最高 50MHz，SCLK 高 / 低电平最小周期 9ns；读操作（FSDO=0 时 1.25MHz，FSDO=1 时 2.5MHz），SCLK 高 / 低电平最小周期 350ns（FSDO=0）、175ns（FSDO=1）。

四、功能模式详解

1. 电压输出模式

需将对应通道的 OUTx 与 FBx 引脚短接以实现闭环放大器输出，通过选择参考源（内部 / 外部 / 电源）、设置增益（仅内部参考支持多增益）及编程 DAC 代码（DAC-X-DATA 寄存器）确定输出电压

2. 电流输出模式

需将对应通道的 IOUT-PDN-X 置 0、VOUT-PDN-X 设为高阻抗掉电模式，FBx 引脚悬空以减小漏电流，输出电流由 DAC 代码（8 位）和所选量程决定

3. 比较器模式

• 普通比较器 ：无滞回或窗口功能，FBx 输入电压与 DAC 输出比较，输出可配置为推挽 / 开漏、是否反转。
• 滞回比较器 ：通过 DAC-X-MARGIN-HIGH 和 DAC-X-MARGIN-LOW 寄存器设置滞回电压，当 MARGIN-HIGH 为满码或 MARGIN-LOW 为零码时，可作为锁存比较器，需通过 RST-CMP-FLAG-X 复位。
• 窗口比较器 ：窗口边界由 MARGIN-HIGH 和 MARGIN-LOW 设定，输出状态通过 WIN-CMP-X 位读取，支持锁存功能（WIN-LATCH-EN 置 1），复位需输入电压在窗口内且触发 RST-CMP-FLAG-X。

4. 故障转储（Fault-Dump）模式

触发 FAULT-DUMP（通过寄存器或 GPIO）时，可将 CMP-STATUS、DAC-0~3-DATA 寄存器数据存入 NVM，用于系统故障诊断，后续可通过特定序列读取 NVM 中存储的故障数据。

5. 电压调整与缩放（Voltage Margining and Scaling）

• 高阻抗输出 ：VDD 关闭时输出高阻抗，漏电流低，无需额外电源时序控制，适用于电源反馈环路。
• 可编程压摆率控制 ：通过 SLEW-RATE-X（步长时间）和 CODE-STEP-X（步长 LSB 数）设置输出电压变化率，避免电压突变影响系统

五、编程与寄存器

1. 接口选择

上电后首次成功通信时自动检测接口类型（I2C/SPI/PMBus），检测后保持不变，需断电重启切换。

• SPI ：默认 3 线（SYNC、SCLK、SDI），GPIO 配置为 SDO 后支持 4 线读操作，帧长度 24 位（1 位 R/W+7 位地址 + 16 位数据）。
• I2C ：7 位地址，通过 A0 引脚（接 VDD/AGND/SDA/SCL）选择 4 种地址，支持广播地址（同步更新多设备），读操作需先写命令字节再发起重复起始条件。

2. 关键寄存器

• COMMON-CONFIG ：配置窗口比较器锁存、设备锁定、内部参考使能、通道掉电模式等。
• DAC-X-VOUT-CMP-CONFIG ：设置电压输出增益、比较器输出类型（推挽 / 开漏）、比较器使能等。
• DAC-X-FUNC-CONFIG ：配置波形生成类型（三角波 / 锯齿波 / 正弦波）、压摆率、步长等。
• COMMON-TRIGGER ：触发 NVM 编程 / 重载、故障转储、PROTECT 功能、寄存器清零等。

3. NVM 操作

• 编程 ：设置目标寄存器后，将 COMMON-TRIGGER 寄存器的 NVM-PROG 置 1，自动复位，编程周期典型 200ms。
• 重载 ：将 COMMON-TRIGGER 寄存器的 NVM-RELOAD 置 1，从 NVM 加载配置到寄存器，自动复位。
• 故障数据读取 ：通过 EE-READ-ADDR 选择 NVM 行，触发 READ-ONE-TRIG，读取 SRAM（地址 0x9D/0x9E）获取数据。