DACx0004 系列四通道电压输出 DAC 核心信息总结

DAC80004/70004/60004 （DACx0004） 分别是高精度、低功耗、电压输出、四通道、16位、14位、12位数模转换器（DAC）。DACx0004 器件在设计上确保单调，并提供小于 1 LSB（最大值）的出色线性度。DAC的基准输入使用专用基准电压缓冲器在内部进行缓冲。

DACx0004器件集成了上电复位电路，可确保DAC输出根据POR引脚的状态以零刻度或中刻度上电，并保持此状态，直到将有效代码写入器件。这些器件消耗的电流非常低，仅为 1 mA/通道，使其成为便携式电池供电设备的理想选择。这些器件还包含一个掉电功能，可在 5 V 时将电流消耗降低到典型值 3 μA。
*附件：dac60004.pdf

DACx0004器件采用多功能4线或3线串行接口，工作时钟速率高达50 MHz。DACx0004 器件还包括一个 SDO 引脚，用于菊花链连接多个器件。该接口与标准SPI™、QSPI™、Microwire和数字信号处理器（DSP）接口兼容。DACx0004器件采用易于组装的14引脚TSSOP封装或超小型14引脚VSON封装，并在–40°C至125°C的扩展工业温度范围内完全额定。

特性

• 真正的 16 位性能：1 LSB INL/DNL（最大）
• 超低毛刺能量：1 nV-s
• 宽电源范围：2.7 V 至 5.5 V
• 具有轨到轨作的输出缓冲器
• 电流消耗：1 mA/通道
• 50 MHz、4 线或 3 线 SPI 兼容接口
• 用于回读和菊花链的 SDO 引脚
• 上电复位至零或中量程
• 温度范围：–40°C 至 +125°C
• 多个套餐：
  • 微型 14 引脚 VSON
  • 14 引脚 TSSOP

参数

方框图

DACx0004 是德州仪器推出的四通道电压输出数字 - to - 模拟转换器（DAC）系列，包含 DAC80004（16 位）、DAC70004（14 位）、DAC60004（12 位）三个型号，集成基准缓冲器与轨到轨输出缓冲器，支持 3/4 线 SPI 接口（最高 50 MHz），提供 14 引脚 VSON/TSSOP 封装，兼具高精度、低功耗与灵活配置特性，适配便携式仪器、PLC 模拟输出模块、闭环伺服控制、数据采集系统等场景。

一、核心特性与关键参数

1. 基础性能

• 分辨率与精度：分辨率覆盖 12/14/16 位，积分非线性（INL）与差分非线性（DNL）最大均为 ±1 LSB，确保单调性；总未调整误差（TUE）最高 2 mV（-40°C 至 + 125°C），零点误差典型值 ±0.1 mV，增益误差典型值 ±0.005% FSR，精度表现优异。
• 输出特性：输出电压范围 0 V 至 REFIN，支持轨到轨输出；输出缓冲器可驱动 5 kΩ 并联 200 pF 负载，压摆率 1.5 V/µs，满量程建立时间最大 8 µs（±1 LSB）；短路电流限制可配置（30 mA/40 mA），安全性高。
• 基准与噪声：需外部基准（输入范围 2.2 V 至 VDD 或 VDD-0.2 V），集成专用基准缓冲器（输入阻抗 15 kΩ）；输出噪声密度 1 kHz 时 60 nV/√Hz，0.1 Hz-10 Hz 噪声 5 µVpp，噪声性能出色。

2. 核心功能

• 多通道配置：四通道独立工作，支持通道单独掉电与配置，通道间串扰低（DC 串扰 ±1 LSB，AC 串扰 1 nV・s），隔离性好。
• 接口与控制：支持 3/4 线 SPI 接口，兼容 SPI/QSPI/Microwire 及 DSP 接口，最高 50 MHz 时钟；SDO 引脚支持读回与菊花链级联，可扩展多器件系统；支持硬件（LDAC/CLR 引脚）与软件双重控制，实现同步更新、清零、掉电等操作。
• 灵活配置：上电复位可配置为零刻度或中刻度输出；支持三种掉电模式（1 kΩ/GND、100 kΩ/GND、高阻）；清零模式可选择零刻度 / 中刻度 / 满刻度或用户自定义值，适配不同应用需求。

3. 功耗与可靠性

• 功耗特性：正常模式下每通道电流 1 mA（典型值），总电流最大 5.5 mA；掉电模式电流典型值 3 µA（5 V 时），功耗优化显著，适合电池供电设备。
• 工作条件：供电电压 2.7 V 至 5.5 V，宽电压适配性；工作温度 - 40°C 至 + 125°C，满足工业级环境要求；ESD 防护 ±2000 V（人体模型）、±1000 V（器件充电模型），抗干扰能力强。
• 封装规格：提供 14 引脚 VSON（3.0 mm×4.0 mm）与 TSSOP（5.0 mm×4.40 mm）封装，热阻优异（VSON 封装结到环境 39.6 °C/W），适配高密度 PCB 设计。

二、产品型号差异

型号	核心差异	适用场景
DAC80004	16 位最高分辨率	高精度数据采集、高端仪器、精密伺服控制
DAC70004	14 位分辨率，平衡精度与成本	工业自动化、PLC 模拟输出、中端测试设备
DAC60004	12 位分辨率，低功耗低成本	便携式设备、批量生产模块、对精度要求适中的场景

三、应用场景

适用于便携式仪器、PLC 模拟输出模块（4-20 mA 驱动）、闭环伺服控制系统、数据采集系统（DAC 前端）、工业自动化控制等，尤其适配对多通道、高精度、低功耗有严格要求的嵌入式与工业控制场景。

四、设计与使用建议

1. 电源与基准

• 电源设计：VDD 引脚需并联 1 µF-10 µF 电解电容与 0.1 µF 陶瓷去耦电容，就近布局以降低噪声；模拟地与数字地单点连接，减少地环路干扰，避免数字噪声串扰模拟输出。
• 基准配置：外部基准推荐选择低噪声、低漂移型号（如 REF50xx 系列），REFIN 引脚需添加 RC 滤波（推荐带宽 < 10 Hz）；确保基准电压满足 2.2 V 至 VDD（4.5 V≤VDD≤5.5 V）或 VDD-0.2 V（2.7 V≤VDD≤4.5 V）范围。

2. 输出与控制

• 输出驱动：负载电阻不低于 0.5 kΩ，容性负载较大时需串联小电阻（≤10 Ω）抑制振荡；如需双极性输出，可通过外部运放与电阻网络实现（参考典型应用电路）。
• 控制配置：通过 LDAC 引脚实现多通道同步更新，CLR 引脚实现异步清零；软件支持通道单独掉电、短路电流限制调整、菊花链级联，可通过 SPI 命令灵活配置寄存器。

3. 布局与防护

• 布局规范：数字信号线（SCLK/SDIN/SYNC）远离模拟输出线（VOUTA-D），避免交叉；REFIN 引脚布线短且粗，减少压降与噪声耦合；VSON 封装的热焊盘需接地，优化散热。
• 接口防护：SPI 接口建议添加 10 kΩ 上拉电阻，避免引脚悬空；模拟输出端可添加 TVS 管（如 SMBJ 系列），防止过压损坏输出缓冲器。

五、封装与订购信息

• 封装规格：14 引脚 VSON（DMD 封装，3.0 mm×4.0 mm）与 14 引脚 TSSOP（PW 封装，5.0 mm×4.40 mm），均符合 RoHS 标准，引脚镀层为 NIPDAU，焊接兼容性良好。
• 订购型号：批量供应型号如 DAC80004IDMDR（VSON，3000 个 / 卷）、DAC70004IPWR（TSSOP，2000 个 / 卷）、DAC60004IPW（TSSOP，90 个 / 管），MSL 等级 2（1 年），峰值回流温度 260°C。

六、关键设计要点

• 噪声优化：电源采用低噪声 LDO（如 TPS7A4700），避免使用开关电源直接供电；输出端如需长距离传输，可添加缓冲运放（如 OPA277）增强驱动能力，减少信号衰减。
• 同步控制：多通道同步更新时，确保 LDAC 引脚低电平脉冲宽度≥20 ns（2.7 V≤VDD≤4.5 V）或 30 ns（4.5 V≤VDD≤5.5 V），避免更新不完全。
• 掉电管理：闲置通道启用掉电模式（推荐 100 kΩ/GND 模式），降低整体功耗；掉电前需将输出置为安全电压，避免上电时产生冲击噪声。