DAC7822：高性能12位双路数模转换器的详细剖析

 

在电子设计领域，数模转换器（DAC）是连接数字世界和模拟世界的关键桥梁。今天，我们要深入探讨的是德州仪器（TI）的一款优秀产品——DAC7822，一款双路、12位、并行输入、乘法型数模转换器。

文件下载：dac7822.pdf

产品概述

DAC7822是一款采用CMOS工艺的双路12位电流输出数模转换器。它的工作电源电压范围为2.5V至5.5V，这使得它非常适合电池供电等多种应用场景。该器件具有快速的并行接口，写周期仅需17ns，更新速率可达20.4MSPS，乘法带宽为10MHz，还具备±15V的参考输入，工作温度范围为 -40°C至 +125°C，采用40引脚QFN封装。

产品特性亮点

高精度与稳定性

• 线性度出色：积分非线性（INL）为±1LSB，差分非线性（DNL）也为±1LSB，能够提供高精度的转换结果。
• 低温漂特性：满量程温度系数（Full-scale tempco）仅为±5 ppm/°C，确保在不同温度环境下性能稳定。

高速与高性能

• 快速接口与高更新率：17ns的写周期和20.4MSPS的更新速率，能够满足高速数据处理的需求。
• 宽带宽乘法能力：10MHz的乘法带宽，可实现高效的信号处理。

灵活的配置与功能

• 四象限乘法特性：支持四象限乘法，可实现多种复杂的信号处理和控制功能。
• 上电复位与掉电检测：具备上电复位和掉电检测功能，确保系统的可靠性和稳定性。
• 数据回读功能：用户可以通过DB引脚读取DAC寄存器的内容，方便调试和监控。

兼容性与易用性

• 行业标准引脚配置：引脚与AD5405兼容，方便进行升级和替换。
• 低功耗设计：正常工作电流低至5µA，适合低功耗应用。

技术参数详解

绝对最大额定值

在使用DAC7822时，需要注意其绝对最大额定值，以避免对器件造成永久性损坏。例如，电源电压（Vop to GND）范围为 -0.3V至 +7.0V，数字输入电压（Digital input voltage to GND）范围为 -0.3V至VDD + 0.3V等。

电气特性

• 静态性能：分辨率为12位，相对精度为±1LSB，输出泄漏电流在不同温度下有明确的指标。
• 参考输入：参考电压范围为 -15V至 +15V，输入电阻等参数也有详细规定。
• 逻辑输入与输出：输入低电压（VIL）和输入高电压（VIH）在不同电源电压下有不同的值，输入泄漏电流和输入电容也有相应的指标。
• 电源要求：电源电压范围为2.5V至5.5V，正常工作电流在不同条件下有所不同。

时序要求

在进行电路设计时，需要严格遵循DAC7822的时序要求。例如，R/W到CS的建立时间（t1）和保持时间（t2）均为0ns，CS低时间（写周期）为10ns等。

引脚功能说明

DAC7822的引脚功能丰富多样，每个引脚都有其特定的作用。例如，RxA、R2sA、RgA等引脚为DAC A的四象限电阻引脚，可实现多种配置模式；VREFA和VREFB为DAC参考电压输入端子；LDAC引脚用于控制DAC输出的更新等。

典型特性分析

文档中给出了大量的典型特性曲线，包括线性误差与数字输入代码的关系、差分线性误差与数字输入代码的关系、电源电流与逻辑输入电压的关系等。这些曲线可以帮助工程师更好地了解DAC7822在不同条件下的性能表现，从而进行合理的电路设计。

工作原理剖析

DAC7822采用R - 2R梯形结构，其中三个最高有效位（MSB）进行了分段处理。每个2R支路可以切换到Iout1或Iout2端子，通过外部I/V转换器运算放大器将Iout1端子保持在虚拟地电位。外部参考输入VREF决定了DAC的满量程电流，R - 2R梯形网络对外部参考呈现与代码无关的负载阻抗，为10kΩ±20%。通过使用外部I/V转换器和DAC7822的RFB和R1电阻，可以实现 - VREF到 + VREF的输出电压范围。

应用信息与设计建议

稳定性电路设计

在进行电流 - 电压转换设计时，DAC7822的电流输出（Iout）与运算放大器反相节点的连接应尽可能短，并遵循正确的印刷电路板（PCB）布局设计原则。为了保证电路的稳定性，可以添加一个补偿电容C1（典型值为1pF至5pF）。

放大器选择

选择合适的运算放大器对于乘法型DAC（MDAC）的性能至关重要。文档中给出了不同类型应用的运算放大器推荐，包括低功耗、快速建立和高速应用等。例如，对于低功耗应用，可以选择OPA703、OPA735等；对于快速建立应用，可以选择OPA350、OPA727等。

输出电路设计

• 正电压输出电路：为了产生正电压输出，可以将负参考输入到DAC7822，避免使用反相放大器带来的电阻公差误差。
• 双极性输出电路：通过添加外部运算放大器U2作为求和放大器，并使用2.5V的参考电压偏移来偏置U2，可以实现四象限乘法电路和双极性输出。

并行接口操作

数据以12位并行字的形式加载到DAC7822。通过CS和R/W信号控制双向总线，可以将数据写入或从DAC寄存器中读取。写入操作时，CS和R/W置低，数据加载到输入寄存器，CS的上升沿将数据锁存到DAC寄存器；读取操作时，R/W置高，CS置低，数据从DAC寄存器加载到输入寄存器并输出到数据线上。

总结

DAC7822是一款功能强大、性能优异的数模转换器，具有高精度、高速、灵活配置等诸多优点。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求，合理选择外部元件，遵循正确的设计原则，以充分发挥DAC7822的性能优势。希望本文对大家在使用DAC7822进行电路设计时有所帮助。你在使用DAC7822的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。