DACx300x 系列技术文档总结

12位DAC63001和DAC63002以及10位DAC53001和DAC53002（统称为DACx300x）是一个引脚兼容的超低功耗、单通道和双通道、缓冲电压输出和电流输出智能数模转换器（DAC）系列。DACx300x 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。这些设备会自动检测 I^2^C、PMBus 和 SPI 接口，并包含内部基准电压源。

这些智能DAC的功能集与微型封装和超低功耗相结合，是陆地移动无线电、脉搏血氧仪、笔记本电脑和其他电池供电应用等应用的绝佳选择，用于偏置、校准和波形生成。
*附件：dac53002.pdf

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 INL 和 DNL（10 位）
    • 1 倍、1.5 倍、2 倍、3 倍和 4 倍的收益
  • 电流输出：
    • 1 LSB INL 和 DNL（8 位）
    • 单极性和双极性输出范围选项，范围为 25 μA 至 250 μA
• 35μA/通道 IDD在电压输出模式下
• 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^2^C、PMBus™ 或 SPI 接口
  • 1.62伏伏IH的带 V DD = 5.5 伏
• 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、余弦波、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：–40°C 至 +125°C
• 微型封装：16引脚WQFN（3 mm × 3 mm）

参数

方框图

一、产品核心定位

DACx300x 系列是德州仪器（TI）推出的 超低功耗智能数模转换器（DAC）家族 ，包含 10 位分辨率的 DAC53001（单通道）/DAC53002（双通道）与 12 位分辨率的 DAC63001（单通道）/DAC63002（双通道），均采用 3mm×3mm 16 引脚 WQFN 超小封装。该系列专为低功耗场景设计，支持电压 / 电流双输出模式，具备自动检测 I²C、PMBus™或 SPI 接口的能力，可在 - 40°C 至 + 125°C 宽温范围内稳定工作，广泛适配陆地移动无线电、脉搏血氧仪、光学模块及标准笔记本电脑等设备的偏置、校准与波形生成需求。

二、关键特性

1. 灵活的输出配置

• 电压输出模式 ：
  • 分辨率：10 位（DAC5300x）/12 位（DAC6300x），INL 与 DNL 均低至 1 LSB（10 位），保证输出精度。
  • 增益可选：支持 1x、1.5x、2x、3x、4x 可编程增益，适配不同输出范围需求。
  • 功耗：单通道工作电流仅 35μA，超低功耗特性适配电池供电设备。
• 电流输出模式 ：
  • 分辨率：8 位，INL 与 DNL 均为 1 LSB，输出范围覆盖 25μA-250μA（单极性 / 双极性可选，如 ±25μA、±50μA 等）。
  • 高输出阻抗：直流输出阻抗达 60MΩ，减少负载对输出电流的影响。

2. 多接口与智能功能

• 自动接口检测 ：上电后自动识别 I²C（支持标准模式 100kbps、快速模式 400kbps、快速模式 + 1Mbps）、PMBus™或 SPI（最高 50MHz）接口，无需手动配置。
• GPIO 多功能配置 ：通用输入输出引脚可灵活映射为 LDAC（加载 DAC 数据）、PD（掉电控制）、PROTECT（保护触发）、RESET（复位）、SDO（SPI 输出）等功能，支持无处理器场景下的操作。
• 波形生成 ：内置预设波形生成功能，可独立为每个通道生成正弦波、余弦波、三角波、锯齿波，无需外部处理器干预。

3. 高精度与可靠性

• 参考电压选项 ：支持内部 1.21V 低漂移参考电压（温度漂移 50ppm/°C）、外部参考或电源电压作为参考，适配不同精度需求。
• 高阻抗特性 ：电源关闭时输出呈高阻抗状态，漏电流低至 10nA（VDD=0V 时≤500nA），避免对系统其他模块造成干扰。
• 非易失性存储器（NVM） ：用户可编程 NVM 存储寄存器配置，支持 20000 次擦写（-40°C 至 85°C）、50 年数据 retention（25°C），确保上电后自动加载预设参数。

4. 低功耗与保护机制

• 功耗模式 ：支持睡眠模式（最大 28μA）与深度睡眠模式（最大 3μA），深度睡眠模式下关闭内部 LDO 及多数功能模块，进一步降低功耗。
• 保护功能 ：
  • PROTECT 引脚 / 寄存器触发：可配置为高阻抗掉电、NVM 预设代码切换或按斜率切换至 margin 高 / 低代码，应对系统故障场景。
  • NVM CRC 校验：内置 16 位 CRC（CRC-16-CCITT）检测 NVM 数据完整性，避免配置数据损坏。

三、典型应用场景

1. 陆地移动无线电 ：为射频模块提供精准偏置电压 / 电流，保障信号传输稳定性。
2. 脉搏血氧仪 ：生成低噪声电流信号驱动光学传感器，精准检测血氧饱和度。
3. 光学模块 ：通过可编程电流输出控制激光二极管亮度，适配不同光强需求。
4. 笔记本电脑 ：用于电源电压 margining（边际测试），验证电源模块在 ±10% 偏差下的稳定性。

四、器件信息与订购参数

1. 基础器件信息

型号	分辨率	通道数	封装类型	主体尺寸（标称）	引脚数
DAC53002	10 位	2	16 引脚 WQFN（RTE）	3.00mm×3.00mm	16
DAC53001	10 位	1	16 引脚 WQFN（RTE）	3.00mm×3.00mm	16
DAC63002	12 位	2	16 引脚 WQFN（RTE）	3.00mm×3.00mm	16
DAC63001	12 位	1	16 引脚 WQFN（RTE）	3.00mm×3.00mm	16

2. 订购选项详情（以 DAC53002 为例）

可订购器件	状态	封装类型	每卷数量（SPQ）	环保标准	引脚镀层	湿度敏感等级（MSL）	工作温度（°C）	器件标识
DAC53002RTER	现役（Active）	WQFN（RTE）	3000	RoHS 合规	NIPDAU	1 级 - 260°C - 无限制	-40 至 125	D53002
DAC53002RTER.A	现役（Active）	WQFN（RTE）	3000	RoHS 合规	NIPDAU	1 级 - 260°C - 无限制	-40 至 125	D53002

五、电气与 Thermal 特性（关键参数）

1. 绝对最大额定值（核心参数）

参数	最小值	最大值	单位
电源电压（VDD-AGND）	-0.3	6	V
模拟输入电压（AINxP/AINxN）	AGND-1.6	AVDD+0.3	V
结温（TJ）	-	150	°C
存储温度（Tstg）	-65	150	°C

2. 推荐工作条件

参数	最小值	典型值	最大值	单位
电源电压（VDD-AGND）	1.7	3.0	5.5	V
外部参考电压（VREF-AGND）	1.7	-	VDD	V
数字输入高电平（VIH）	1.62	-	-	V（VDD=1.7-5.5V）
工作环境温度（TA）	-40	-	125	°C

3. Thermal 特性（WQFN 封装）

热指标	数值	单位
结到环境热阻（RθJA）	49	°C/W
结到顶部外壳热阻（RθJC (top)）	50	°C/W
结到电路板热阻（RθJB）	24.1	°C/W

六、功能模式与关键模块

1. 核心功能模式

• 电压输出模式 ：需将反馈引脚（FBx）与输出引脚（OUTx）短接，形成闭环放大输出；支持内部 / 外部 / 电源三种参考电压选择，通过增益配置实现不同输出范围（如内部参考 1.21V+4x 增益时，输出可达 4.84V）。
• 电流输出模式 ：FBx 引脚需悬空以最小化漏电流，输出电流范围通过寄存器配置（如 0μA-25μA、±250μA 等），适配传感器驱动场景。
• 比较器模式 ：每个通道可配置为可编程比较器，FBx 引脚作为输入，支持无滞回、滞回（通过 margin 高 / 低寄存器设置阈值）、窗口比较器三种模式，输出可设为推挽或开漏。
• 波形生成模式 ：支持正弦波（24 个预置采样点 / 周期）、三角波、锯齿波 / 反向锯齿波，频率可通过斜率（SLEW-RATE）与步长（CODE-STEP）参数调节，如正弦波频率 = 1/(24×SLEW-RATE)。

2. 关键模块解析

• 内部参考电压 ：1.21V 标称值，初始精度 ±1.98%（25°C），温度漂移 50ppm/°C，无需外部参考电路，简化 PCB 设计。
• 掉电控制 ：支持高阻抗（默认）、10kΩ 下拉、100kΩ 下拉三种掉电模式，可通过 NVM 配置上电默认状态，适配电压边际测试场景。
• 故障 Dump 模式 ：触发后自动将比较器状态（CMP-STATUS）、DAC 数据（DAC-X-DATA）存储至 NVM，便于系统故障诊断与追溯。

七、设计与应用指导

1. 硬件设计建议

• 电源 decoupling ：VDD 引脚需并联 0.1μF 陶瓷电容（靠近引脚），CAP 引脚（内部 LDO 输出）需并联 1.5μF 电容至 AGND，降低电源噪声。
• 参考电压配置 ：使用外部参考时，VREF 引脚需并联 0.1μF 电容，且外部参考需在 VDD 之后上电、VDD 之前掉电，避免电压反向损坏器件。
• 接地设计 ：模拟地（AGND）与数字地（DGND）建议单点连接，减少数字信号对模拟输出的干扰；散热焊盘需连接至 AGND，提升散热性能。

2. 接口与通信配置

• I²C 接口 ：通过 A0 引脚配置 4 种地址（接 AGND/VDD/SDA/SCL），支持广播地址同步更新多器件；PMBus™模式下可执行 Turn On/Off、Margin High/Low 等标准命令。
• SPI 接口 ：默认 3 线模式（无 SDO），可通过 GPIO 配置为 4 线模式（SDO 使能），读操作速率低于写操作（FSDO=0 时 1.25MHz，FSDO=1 时 2.5MHz）。

3. 常见问题排查

问题	可能原因	解决方案
电压输出偏差大	FBx 与 OUTx 未短接（电压模式）、参考电压配置错误	确认 FBx-OUTx 短接；检查 EN-INT-REF 及 VOUT-GAIN-X 寄存器配置
SPI 读数据异常	SDO 未通过 GPIO 使能、FSDO 配置与速率不匹配	配置 INTERFACE-CONFIG 寄存器使能 SDO；根据读速率需求设置 FSDO 位（0=1.25MHz，1=2.5MHz）
波形频率异常	SLEW-RATE 或 CODE-STEP 参数配置错误	重新计算并配置 DAC-X-FUNC-CONFIG 寄存器，确保参数与目标频率匹配

八、文档与支持资源

1. 文档更新 ：在 TI 官网器件产品页点击 “Subscribe to updates”，可注册接收文档更新通知。
2. 技术支持 ：通过 TI E2E™论坛获取专家解答，支持设计问题咨询与故障排查。
3. ESD 警示 ：器件易受静电损坏，需遵循 ESD 防护流程（HBM±2000V，CDM±500V），避免性能退化或失效。