DAC81001 16 位单调 DAC技术手册

20 位 DAC11001A、18 位 DAC91001 和 16 位 DAC81001 （DACx1001） 是高精度、低噪声、电压输出、单通道、数模转换器 （DAC）。DACx1001 在设计上指定为单调，并在所有范围内提供小于 4 LSB（最大值）的出色线性度。

无缓冲电压输出提供低噪声性能 （7 nV/√Hz） 和快速建立时间 （1μs），使该器件成为低噪声、快速控制环路和波形生成应用的绝佳选择。DACx1001 集成了增强型去毛刺电路和与代码无关的超低毛刺 （1 nV-s），可实现具有超低总谐波失真 （THD） 的干净波形斜坡。
*附件：dac81001.pdf

DACx1001器件集成了上电复位电路，以便DAC在寄存器中以已知值供电。使用外部基准电压源时，DAC输出范围为VREFPF到 VREFNF可以实现，包括不对称输出范围。

DACx1001 使用多功能 4 线串行接口，工作时钟速率高达 50 MHz。DACx1001 的额定工作温度范围为 –40°C 至 +125°C。

特性

• 20 位单调：1-LSB DNL（最大值）
• 积分线性度：4-LSB INL（最大值）
• 低噪声：7nV/√Hz
• 与代码无关的低毛刺：
  1 nV-s
• 出色的 THD：105 kHz f 时为 –1 dB外
• 快速建立：1 μs
• 灵活的输出范围：VREFPF到 VREFNF
• 集成式精密反馈电阻器
• 50 MHz、4 线 SPI 兼容接口
  • 回读
  • 菊花链
• 温度范围：–40°C 至 +125°C
• 封装：48引脚TQFP

参数

方框图

DACx1001 系列是德州仪器推出的高精度单通道数模转换器（DAC）家族，包含 20 位 DAC11001A、18 位 DAC91001、16 位 DAC81001 三款型号，核心优势为低噪声、快建立时间、低谐波失真及宽输出范围，专为高精度测试测量、工业控制等场景设计。

核心参数与特性

1. 基础性能：分辨率分别为 20/18/16 位，均保证单调输出；DNL 最大 ±1 LSB，INL 最大 ±4 LSB（DAC11001A 典型 ±2 LSB），DC 精度优异。
2. 动态性能：输出噪声密度低至 7 nV/√Hz，1 kHz 时 THD 达 -105 dB；建立时间 1 µs（0.1% FSR），压摆率 50 V/µs；码间毛刺仅 1 nV・s，波形生成洁净。
3. 输出与参考：支持 VREFNF 至 VREFPF 灵活输出范围（参考电压跨度 3 V-30 V），兼容单极性 / 双极性配置；需外接参考源，集成专用参考检测引脚（REFPS/REFNS）。
4. 供电与环境：模拟供电（AVDD）4.5 V-5.5 V，高压供电（VCC）8 V-33 V，数字 / 接口供电（DVDD/IOVDD）1.7 V-5.5 V；工作温度范围 -40°C 至 125°C，采用 48 引脚 TQFP 封装（7mm×7mm）。

核心功能模块

• 转换架构：基于 R2R 梯形网络，集成精密匹配电阻，支持增益调整与偏置电流失配补偿，适配不同输出缓冲需求。
• 数字接口：4 线 SPI 兼容接口，最高时钟频率 50 MHz，支持菊花链模式与寄存器读写；提供同步（LDAC 引脚）/ 异步更新模式，适配多设备协同。
• 校准与去毛刺：内置温度校准功能，可降低温漂影响；集成跟踪保持去毛刺电路，可通过寄存器配置屏蔽大码值跳变时的去毛刺动作，平衡速度与洁净度。
• 电源管理：上电复位（POR）功能确保启动时输出零刻度；支持软件复位与掉电模式，静态功耗低，适配低功耗场景。

应用场景

适用于实验室 / 现场仪器、光谱仪、模拟输出模块、电池测试设备、半导体测试、任意波形发生器（AWG）、MRI、X 射线系统、专业音频放大器等，尤其适配高精度控制环路、低噪声信号生成等对性能要求严苛的场景。

设计要点

1. 接口配置：参考源需通过缓冲放大器驱动（推荐 OPA827、OPA189），避免直接连接影响精度；输出需外接缓冲器，根据低噪声、快建立等需求选择适配运放。
2. 供电与接地：模拟地、数字地、输出地需单点连接，减少串扰；各电源引脚就近放置去耦电容（0.1 µF+10 µF），高压供电需串联铁氧体磁珠滤波。
3. 布局规范：模拟信号与数字线路分开布线，参考引脚与去耦电容距离≤2 mm；SPI 时钟线需阻抗匹配（50 Ω 传输线串联 33 Ω 电阻），降低抖动。
4. 校准与初始化：温度变化后建议重新校准；上电后需配置参考跨度（VREFVAL）、更新模式（LDACMODE）等寄存器，确保输出符合预期。