DAC5311-Q1 8 位低功耗数模转换器（DAC）产品手册总结

该 DAC5311 是一款 8 位、低功耗、单通道输出、输出的数模转换器（DAC）。它设计上是单调的，提供优异的线性，最大限度地减少不必要的码间瞬态电压，同时在兼容引脚的引脚族群内提供便捷的升级路径。该设备采用多功能的三线串行接口，时钟频率最高可达50 MHz，兼容标准SPI、QSPI、MICROWIRE和数字信号处理器（DSP）接口。
*附件：dac5311-q1.pdf

DAC5311使用外部电源作为参考电压来设定输出范围。设备内置了开机复位（POR）电路，确保DAC输出在0 V时通电，并保持该状态直到对设备进行有效写入。它包含一个通过串口接口访问的断电功能，可在断电模式下将器件电流消耗降低至0.1 μA，电压为1.8 V。该部件在正常运行时的低功耗使其非常适合用于便携式电池供电设备。在5 V电压下功耗为0.55 mW，断电模式下功率降至2.5 μW。

DAC5311 与 DAC8311 和 DAC8411 兼容针脚，提供从 8 位分辨率到 14 位和 16 位分辨率的便捷升级路径。该设备提供小型6针SC70封装。该封装在
-40°C至85°C的汽车温度范围内提供了灵活的解决方案。

特性

• 符合汽车应用资格
• 相对精度：0.25 上位内倾
• 微功率作：80 μA，电压1.8 V
• 断电：5 V时0.5 μA，1.8 V时0.1 μA
• 宽电源：1.8 V 至 5.5 V
• 开机重置为零刻度
• 直二进制数据格式
• 低功耗串行接口，施密特触发输入：
  最高50 MHz
• 片上输出缓冲放大器，轨对轨作
• 同步中断设施
• 微型6针SC70封装
• 应用
  • 便携式电池供电仪器
  • 过程控制
  • 数字增益与偏移调整
  • 可编程电压和电流源

参数

方框图

一、产品核心概述

DAC5311-Q1 是德州仪器推出的 8 位单通道低功耗数模转换器，核心优势为超小封装、宽供电范围与低功耗特性，适用于汽车电子、便携式电池供电设备、过程控制、数字增益 / 偏移调整、可编程电压 / 电流源等场景。工作温度范围为 –40°C 至 85°C，采用 6 引脚 SC70 封装（2.2mm×2.5mm），供电电压 1.8V~5.5V，正常工作电流仅 80μA（1.8V 时），掉电电流低至 0.1μA，集成轨到轨输出缓冲放大器，支持 SPI/QSPI/MICROWIRE 兼容的 3 线串行接口，上电复位至零刻度输出，提供灵活的功率管理与简单的外围电路设计。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 分辨率与线性度 ：8 位分辨率，积分非线性误差（INL）±0.25 LSB，差分非线性误差（DNL）±0.25 LSB，保证单调性；偏移误差 ±4 mV，零刻度误差 0.2 mV，满刻度误差 0.2% FSR，增益误差 ±0.15% FSR，温度漂移低（偏移漂移 3 μV/°C，增益漂移 ±1.5 ppm FSR/°C）。
• 输出特性 ：输出电压范围 0V~AVDD（轨到轨），输出缓冲器支持驱动 2kΩ 电阻并联 1000pF 电容负载；建立时间典型值 6μs（2kΩ+200pF 负载），压摆率 0.7 V/μs； glitch 脉冲能量低至 0.5 nV・s，数字馈通 0.5 nV・s，电源上电 glitch 典型值 17 mV（5V 时）。
• 动态性能 ：信噪比（SNR）81 dB，总谐波失真（THD）–65 dB，无杂散动态范围（SFDR）65 dB；输出噪声密度在中刻度时为 110 nV/√Hz（1kHz），0.1Hz~10Hz 带宽内噪声峰峰值 3 μV，动态性能满足中高精度模拟信号生成需求。
• 功耗与接口 ：正常工作功耗 0.14mW0.88mW（随供电电压变化），掉电功耗低至 0.72μW（1.8V 时）；3 线串行接口最高时钟频率 50MHz（3.6V5.5V 时）、20MHz（1.8V~3.6V 时），支持 SYNC 中断功能，可中断无效写操作。

2. 核心功能

• 工作模式：支持正常工作模式与三种掉电模式（输出 1kΩ 接地、100kΩ 接地、高阻态），掉电模式可通过串行接口编程配置，寄存器内容保持不变，唤醒时间典型值 50μs。
• 输入与输出：采用纯二进制编码格式，理想输出电压 VOUT ​ =AVDD​**× D /28**（D 为 0~255 的数字输入码）；供电电压同时作为参考电压，无需外部基准，简化外围电路；输出缓冲器具备源 / 灌电流能力（5V 时源电流 50mA，灌电流 0.6mA），支持直接驱动中等负载。
• 上电复位：内置上电复位（POR）电路，上电后输出固定为 0V，直至收到有效写操作，避免上电期间的不确定输出。
• 串行接口：16 位输入移位寄存器，前 2 位为模式控制位（配置正常 / 掉电模式），中间 8 位为数据位，后 6 位为无关位；SYNC 引脚为低电平有效帧同步信号，16 个 SCLK 周期后更新输出，提前拉高 SYNC 可中断写操作。

三、封装与引脚

1. 封装信息

• 6 引脚 SC70 封装：尺寸 2.2mm×2.5mm×1.1mm，引脚间距 0.65mm；结到环境热阻 250°C/W，MSL 等级 1，支持 260°C 无限次回流焊，适合高密度 PCB 布局与自动化贴装。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：AVDD/VREF（1.8V~5.5V 供电，兼作参考电压）、GND（地）；供电引脚需配置 0.1μF+10μF 去耦电容，就近布局以降低噪声。
• 控制与接口：SYNC（帧同步输入，低有效）、SCLK（串行时钟输入，最高 50MHz）、DIN（串行数据输入，下降沿采样）。
• 模拟输出：VOUT（DAC 模拟输出，轨到轨缓冲输出）。

四、工作模式与核心功能

1. 核心工作模式

• 正常模式：接收 8 位数字输入码，通过电阻串架构转换为模拟电压输出，输出范围 0V~AVDD，缓冲器全程工作，提供稳定驱动能力。
• 掉电模式：通过串行接口配置 PD1/PD0 位选择三种模式，均关闭线性电路以降低功耗：
  • 模式 1（01b）：输出通过 1kΩ 电阻接地；
  • 模式 2（10b）：输出通过 100kΩ 电阻接地；
  • 模式 3（11b）：输出高阻态，适合多器件共享负载场景。

2. 关键功能细节

• 串行通信：写操作需拉低 SYNC 启动，16 个 SCLK 周期后数据锁存并更新输出，SYNC 需拉高至少 20ns 后才能启动下一次写操作；若 SYNC 提前拉高（16 个 SCLK 前），则写操作中断，寄存器不更新。
• 扩展应用：支持单电源双极性输出（通过外部运放与电阻网络实现 ±5V 输出），可使用精密电压基准（如 REF5050/REF3030）作为供电，提升输出精度与稳定性。
• 噪声性能：中刻度输出时噪声密度较低，0.1Hz~10Hz 低频噪声峰峰值仅 3μV，适合低噪声模拟信号生成场景。

五、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 汽车电子：车载传感器校准、电子控制单元（ECU）的模拟信号输出、车内环境控制模块。
• 便携式设备：电池供电的测量仪器、手持终端的模拟量调节、低功耗传感器驱动。
• 工业控制：过程控制中的设定值输出、放大器增益 / 偏移数字校准、可编程电流源驱动执行器。

2. 设计资源

• 电源与去耦：推荐 AVDD 引脚配置 0.1μF 陶瓷电容 + 10μF 钽电容去耦，电容就近布局并直接连接到 GND 引脚，避免电源噪声耦合。
• 接口配置：支持与 8051、68HC11 等微控制器及 Microwire 兼容设备直接连接，注意数据位顺序（DAC 要求 MSB 先传）与时钟极性匹配。
• 布局要点：模拟地与数字地共地于电源入口处，AVDD 走线远离数字信号线；VOUT 输出线尽量短，避免与高频数字线平行，减少干扰。

六、可靠性与订单信息

• 可靠性保障：ESD 防护等级符合工业标准，绝对最大额定值：供电电压 –0.3V6V，输入电压 –0.3VAVDD+0.3V，结温 150°C，满足汽车电子与工业环境的严苛要求。
• 可订购型号：提供符合 RoHS 标准的型号 DAC5311IDCKRQ1，采用卷盘包装（3000 片 / 盘），引脚镀层为 NIPDAU，封装标记 OCZ，兼容自动化生产流程。