DAC104S085 数模转换器技术规格与应用总结

DAC104S085器件是一款功能齐全的通用QUAD 10位电压输出 数模转换器 （DAC），可在 2.7V 至 5.5V 单电源下工作，功耗 1.1 mW（3 V和 5 V 时为 2.5 mW。该DAC104S085采用10引脚SON和VSSOP封装。10 针 SON 封装使DAC104S085成为同类产品中最小的四通道DAC。片内输出放大器 允许轨到轨输出摆幅，三线串行接口以高达 在整个电源电压范围内为 40 MHz。竞争器件的时钟速率限制为 25 MHz 在2.7V至3.6V范围内的电源电压下。串行接口兼容标准 SPI、QSPI、MICROWIRE 和 DSP 接口。

DAC104S085的基准电压源服务于所有四个通道，并且电压可以在以下范围内变化 1 V 和 V 一个 ，提供尽可能宽的输出动态范围。这 DAC104S085有一个 16 位输入移位寄存器，用于控制要更新的输出，模式为 作、掉电条件和二进制输入数据。所有四个输出都可以更新 同时或单独取决于两种作模式位的设置。

上电复位电路确保 DAC 输出供电电压高达零伏，并保持 直到对设备进行有效写入。掉电功能将功耗降低到 小于微瓦，具有三种不同的端接选项。

该DAC104S085的低功耗和小封装使其成为出色的 选择用于电池供电的设备。

该DAC104S085是引脚兼容DAC系列之一，包括8位DAC084S085 和 12 位DAC124S085。该DAC104S085可在扩展的工业温度范围内运行 –40°C 至 +125°C。

特性

• 符合汽车应用标准
• AEC-Q100 符合以下标准：
  • 器件温度等级 1：–40°C 至 125°C
    环境工作温度
• 确保单调性
• 低功耗运行
• 轨到轨电压输出
• 上电复位至0 V
• 同步输出更新
• 宽电源范围（2.7 V 至 5.5 V）
• 主要技术参数
  • 分辨率：10 位
  • INL：±2 LSB（最大）
  • DNL：+0.35 / –0.25 LSB（最大）
  • 建立时间：6 μs（最大值）
  • 零码误差：15 mV（最大值）
  • 满量程误差：–0.75% FS（最大值）
  • 典型电源功率
    • 正常模式：1.1 mW （3 V）、2.5 mW （5 V）
    • 掉电：0.3 μW （3 V）、0.8 μW （5 V）

参数

方框图

一、产品概述

DAC104S085 是德州仪器（TI）推出的微功耗四通道 10 位数模转换器（DAC），配套型号 DAC104S085-Q1 满足 AEC-Q100 汽车级可靠性标准。其核心优势为低功耗、轨到轨输出、宽电源范围及高速串行接口，适用于电池供电设备、汽车电子等对尺寸和功耗敏感的场景，文档版本为 SNAS362G，最初发布于 2006 年 5 月，2016 年 4 月修订。

二、核心参数与性能特性

1. 基础规格

• 分辨率与线性度 ：10 位分辨率，确保单调性；积分非线性（INL）最大 ±2 LSB，微分非线性（DNL）最大 + 0.35/-0.25 LSB，转换精度优异。
• 输出特性 ：内置输出缓冲器，支持轨到轨输出（0 V 至 VREFIN），最大负载电容 1500 pF，可驱动 2 kΩ 负载；建立时间最大 6 μs，压摆率 1 V/μs。
• 误差指标 ：零码误差最大 15 mV，满量程误差最大 - 0.75% FS，增益误差温度系数低至 - 0.7 ppm/°C（3 V 供电），稳定性出色。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：单电源 2.7 V-5.5 V，适配多种场景电源需求。
• 功耗表现 ：正常模式下，3 V 供电功耗典型值 1.1 mW，5 V 时 2.5 mW；掉电模式下，3 V 供电功耗低至 0.3 μW，5 V 时 0.8 μW，支持灵活的电源管理。

3. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：提供 10 引脚 WSON（尺寸 3.00 mm×3.00 mm）和 10 引脚 VSSOP（尺寸 3.00 mm×3.00 mm）两种小型封装，节省 PCB 空间。
• 温度与可靠性 ：工作温度范围 - 40°C 至 125°C；DAC104S085-Q1 符合 AEC-Q100 Grade 1 标准，适用于汽车电子场景。
• ESD 防护 ：人体模型（HBM）下 ESD 防护电压 ±2500 V，机器模型（MM）下 ±250 V，防护性能可靠。

4. 接口特性

• 兼容性 ：支持 SPI、QSPI、MICROWIRE 及 DSP 串行接口，数字输入电压上限 5.5 V（不受 VA 供电电压限制），适配不同逻辑电平控制器。
• 时序要求 ：SCLK 时钟频率最高 40 MHz（全供电电压范围），高于同类器件 25 MHz 的上限；16 位串行移位寄存器，通过 SYNC 引脚同步数据传输。

三、工作模式与功能原理

1. 核心架构

基于电阻串架构，四通道共享一个外部参考电压（VREFIN），输入编码为二进制直码，理想输出电压公式为 VOUT = VREFIN × (D/1024)（D 为 0-1023 的输入码值）。

2. 工作模式

• 正常模式 ：支持单通道独立更新、四通道同时更新两种操作模式，通过 16 位输入移位寄存器的操作位（OP1/OP0）配置。
• 掉电模式 ：通过配置 OP1/OP0 为 11 进入，提供四种输出终止选项（高阻态、2.5 kΩ 接地、100 kΩ 接地），掉电时寄存器内容保持不变，唤醒时间典型值 3 μs（5 V）至 6 μs（3 V）。
• 双极性操作 ：单电源供电默认单极性输出，可通过外部运放电路扩展为双极性输出（如 ±5 V），适配更多应用场景。

3. 关键功能细节

• 上电复位 ：上电时 DAC 寄存器自动清零，输出保持 0 V，直至接收到有效写指令。
• 数据传输 ：SYNC 引脚拉低启动传输，数据在 SCLK 下降沿移入移位寄存器，第 16 个 SCLK 下降沿触发 DAC 更新；SYNC 提前拉高则终止传输，数据无效。

四、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 电池供电仪器、数字增益 / 偏移调整、可编程电压 / 电流源、可编程衰减器、汽车电子（DAC104S085-Q1 版本）等。

2. 设计关键要点

• 电源与参考设计 ：VA 和 VREFIN 需就近并联去耦电容（推荐 10 μF 钽电容 + 0.1 μF 低 ESR 陶瓷电容），建议使用低噪声基准源（如 LM4130）或稳压器（如 LP3985）供电，避免噪声影响输出精度。
• 布线与隔离 ：PCB 需划分独立的模拟区和数字区，共用单一接地平面；避免模拟信号与数字信号交叉，高速时钟线和数据线需控制阻抗，减少串扰。
• 输入输出保护 ：VREFIN 范围为 1 V-VA，需确保输入电压不超出范围；输出端可串联限流电阻，避免短路电流损坏器件（最大短路电流 ±75 mA）。