DAC084S085 8位微功耗四通道数模转换器产品文档

 

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，我们要深入探讨一款性能卓越的8位四通道数模转换器——DAC084S085，看看它在设计中能为我们带来哪些惊喜。

文件下载：dac084s085.pdf

1. 产品概述

DAC084S085是一款功能齐全、通用的四通道8位电压输出数模转换器。它的供电范围非常宽，能在2.7V至5.5V的单电源下稳定工作，功耗也很低，3V时仅为1.1mW，5V时为2.5mW。其采用的10引脚SON和VSSOP封装，让它成为同类产品中体积最小的四通道DAC，在对空间要求较高的设计中具有明显优势。

2. 关键特性

2.1 低功耗运行

在如今追求节能的时代，低功耗是电子设备的重要指标。DAC084S085的低功耗特性使其非常适合用于电池供电的仪器设备，能有效延长设备的续航时间。

2.2 轨到轨电压输出

轨到轨输出意味着输出电压范围能接近电源电压，这为设计提供了更宽的动态范围，能满足更多应用场景的需求。

2.3 上电复位至0V

上电复位功能确保设备在上电时输出为0V，避免了不必要的电压波动，提高了系统的稳定性和可靠性。

2.4 同步输出更新

可同时更新四个通道的输出，这在需要多通道同步控制的应用中非常实用，能保证各通道输出的一致性。

2.5 宽电源范围

2.7V至5.5V的宽电源范围增加了设计的灵活性，能适配不同的电源系统。

2.6 小封装尺寸

紧凑的封装不仅节省了电路板空间，还方便进行高密度的集成设计。

2.7 掉电模式

掉电模式下功耗极低，能进一步降低系统的整体功耗，提高能源利用效率。

3. 技术规格

3.1 分辨率

8位的分辨率能提供256个离散的输出电平，在大多数应用中能满足对精度的要求。

3.2 积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）

INL最大为±0.5 LSB，DNL最大为+0.18 / -0.13 LSB，保证了输出的线性度，减少了误差。

3.3 建立时间

最大建立时间为4.5µs，能快速响应输入信号的变化，实现快速稳定的输出。

3.4 零码误差和满量程误差

零码误差最大为+15mV，满量程误差最大为 -0.75 %FS，确保了输出的准确性。

3.5 供电功耗

正常供电时，3V为1.1mW，5V为2.5mW；掉电模式下，3V为0.3µW，5V为0.8µW，功耗控制出色。

4. 引脚配置与功能

DAC084S085的引脚配置清晰合理，各引脚功能明确。例如，VA为电源输入引脚，需要与地进行去耦；VREFIN为模拟输入引脚，是所有通道共享的参考电压，同样需要与地去耦；DIN为串行数据输入引脚，数据在SCLK的下降沿被时钟输入到16位移位寄存器中。了解这些引脚功能对于正确使用DAC084S085至关重要。

5. 详细工作原理

5.1 DAC部分

DAC084S085采用CMOS工艺制造，其架构由开关和电阻串组成，后面跟着输出缓冲器。参考电压从VREFIN引脚外部施加，为四个DAC通道共享。输入编码为直二进制，理想输出电压由公式 $V{OUTA,B,C,D }=V{REFIN } x(D / 256)$ 确定，这种配置确保了DAC的单调性。

5.2 输出放大器

输出放大器为轨到轨类型，当参考电压为VA时，输出电压范围为0V至VA。不过，当输出接近电源轨时，放大器的线性度会有所损失，因此线性度通常在小于DAC全输出范围的区间内进行规定。该放大器能够驱动2kΩ与1500pF并联到地或VA的负载。

5.3 参考电压

DAC084S085使用单个外部参考电压，供四个通道共享。参考引脚VREFIN无缓冲，输入阻抗为30kΩ，建议使用低输出阻抗的电压源驱动，参考电压范围为1V至VA，以提供最大的输出动态范围。

5.4 上电复位

上电复位电路在设备上电时控制四个DAC的输出电压，使输出初始化为0V，并保持该状态直到有有效的写入操作。

6. 设备功能模式

6.1 掉电模式

DAC084S085有四种掉电模式，其中两种相同。在掉电模式下，电源电流大幅下降，3V时为20µA，5V时为30µA。通过设置OP1和OP0为11可进入掉电模式，同时可通过地址位A1和A0选择不同的输出端接方式，如高阻态或接不同阻值的电阻到地。

7. 编程方法

7.1 串行接口

采用三线串行接口，兼容SPI、QSPI、MICROWIRE和大多数DSP，时钟速率最高可达40MHz。写入序列从SYNC线拉低开始，数据在SCLK的下降沿被时钟输入到16位串行输入寄存器中，在第16个下降沿执行编程功能。

7.2 输入移位寄存器

输入移位寄存器为16位，前两位为地址位，用于选择DAC通道；接着两位为操作模式位，确定写入方式和是否更新输出；最后十二位为数据位，数据格式为直二进制。

7.3 与不同处理器的接口

与ADSP - 2101、ADSP2103、80C51、80L51、68HC11等处理器的接口都有详细的配置方法和示例，方便工程师进行设计。

8. 应用与实现

8.1 双极性操作

虽然DAC084S085设计为单电源供电，输出为单极性，但通过特定电路可实现双极性输出，输出电压范围可达±5V，文中还给出了适用的轨到轨放大器列表。

8.2 典型应用

在驱动ADC参考电压的应用中，DAC084S085的通道A为桥传感器提供驱动电压，通道B为ADC提供参考电压，这种配置采用了比例式设计，能有效减少电源波动对ADC输出的影响。

9. 电源供应建议

由于DAC084S085从参考输入到输出的电源抑制比几乎为零，因此需要为VREFIN提供无噪声的电源。可使用参考源或低噪声调节器作为电源，文中推荐了LM4130、LM4050、LP3985和LP2980等参考和电源选项，并给出了相应的使用方法和注意事项。

10. 布局要点

为了实现最佳的精度和最小的噪声，PCB布局需要将模拟和数字区域分开，使用单一的接地平面，并对电源进行去耦处理。避免模拟和数字信号交叉，控制时钟和数据线的阻抗。文中还给出了典型的布局示例。

总结

DAC084S085凭借其低功耗、宽电源范围、小封装尺寸和高性能等特点，在电池供电仪器、可编程电压和电流源等领域具有广泛的应用前景。作为电子工程师，在设计中合理使用这款DAC，能为产品带来更好的性能和竞争力。大家在实际应用中是否遇到过类似DAC的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。