深入解析DAC5672：高性能14位数模转换器的卓越之选

 

在电子设计领域，数模转换器（DAC）如同连接数字世界与模拟世界的桥梁，其性能的优劣直接影响到整个系统的表现。今天，我们就来深入探讨一款备受瞩目的DAC——DAC5672，看看它究竟有何独特之处。

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一、产品概述

DAC5672是德州仪器（TI）推出的一款14位、275 MSPS的双发射数模转换器，专为满足高性能模拟输出需求而设计。它采用48引脚薄型四方扁平封装（TQFP），具有出色的动态性能和低功耗特性，适用于多种应用场景。

二、核心特性

（一）输出特性

每个DAC都具备高阻抗差分电流输出，既适用于单端输出配置，也能用于差分模拟输出配置。通过外部电阻，可单独或共同调节每个DAC的满量程输出电流，范围通常在2 mA至20 mA之间。这为设计人员提供了极大的灵活性，能够根据具体应用需求进行精确调整。

（二）参考电压

芯片内置了精确的1.2 V电压参考，该参考电压经过温度补偿，能提供稳定的电压输出。同时，也支持使用外部参考电压，进一步满足不同应用对参考电压精度和稳定性的要求。

（三）动态性能

• 高无杂散动态范围（SFDR）：在5 MHz时可达84 dBc，有效减少了杂散信号的干扰，提高了信号的纯净度。
• 高三阶双音互调（IMD3）：在15.1 MHz和16.1 MHz时为79 dBc，保证了在多信号环境下的线性度和互调性能。
• WCDMA邻道泄漏比（ACLR）：基带时为78 dB，30.72 MHz时为73 dB，满足了无线通信系统对邻道干扰的严格要求。

（四）数据接口

拥有两个14位并行输入端口，每个端口都有独立的时钟和数据锁存器。在交错模式下，还支持在一个端口上为每个DAC提供复用数据，增强了数据传输的灵活性。

（五）低功耗设计

正常工作时功耗仅为330 mW，进入掉电模式后功耗可降至9 mW，非常适合对功耗敏感的应用场景。

三、应用领域

（一）无线通信

在蜂窝基站收发信机的发射通道中，DAC5672可用于CDMA（如W - CDMA、CDMA2000、IS - 95）、TDMA（如GSM、IS - 136、EDGE和UWC - 136）等多种通信标准，为无线信号的发射提供高质量的模拟输出。

（二）医疗和测试仪器

在医疗设备和测试仪器中，对信号的精度和稳定性要求极高。DAC5672的高性能特性使其能够满足这些应用对模拟信号输出的严格要求，为医疗诊断和测试测量提供可靠的支持。

（三）任意波形发生器（ARB）

可用于生成各种复杂的波形，为科研、教学和工业生产中的信号模拟提供了强大的工具。

（四）直接数字合成（DDS）

在DDS系统中，DAC5672能够将数字信号准确地转换为模拟信号，实现高精度的频率合成。

（五）电缆调制解调器终端系统（CMTS）

为CMTS系统提供高质量的模拟信号输出，确保数据的稳定传输。

四、详细解析

（一）架构设计

DAC5672采用电流导向技术，通过分段电流源阵列实现快速切换和高更新速率。内部解码器在每次DAC更新时对差分电流开关进行寻址，将电流导向输出求和节点，形成相应的输出电流。这种分段架构显著降低了毛刺能量，提高了动态性能和差分非线性（DNL）。

（二）增益控制

通过GSET引脚可选择增益设置模式：

• 独立增益设置模式：GSET引脚为低电平时，每个DAC的满量程输出电流由内部参考电压（1.2 V）与连接到BIASJ_A和BIASJ_B的独立外部电阻的比值决定，可独立调节每个DAC的输出电流，补偿发射信号路径中可能存在的增益失配。
• 同时增益设置模式：GSET引脚为高电平时，两个DAC的满量程输出电流由连接到BIASJ_A的单个外部电阻决定。

（三）工作模式

• 双总线模式：MODE引脚连接到DVDD，两个DAC通道独立工作，每个通道有自己的写信号和时钟信号，数据分别加载到各自的输入锁存器和DAC锁存器中。
• 单总线交错模式：MODE引脚连接到DGND，A和B通道共享写输入和更新时钟，通过复用逻辑将输入数据导向相应的输入锁存器。在这种模式下，A通道输入数据速率是DAC核心更新速率的两倍。

（四）模拟输出

提供两个互补电流输出IOUT1和IOUT2，输出阻抗大于300 kΩ。输出信号的电压摆幅受正负合规性限制，负极限为 - 1 V，由CMOS工艺的击穿电压决定；正合规性在满量程输出电流为20 mA时为1.2 V。为了获得最佳失真性能，建议将最大满量程输出信号限制在约0.5 VPP。

（五）输出配置

• 差分变压器配置：使用RF变压器将差分输出信号转换为单端信号，能显著降低共模信号，提高动态性能。可根据输出频谱和阻抗要求选择合适的变压器，如1:1或4:1阻抗比的变压器。
• 单端配置：适用于需要单极性输出电压的应用，通过将输出电流连接到负载电阻，将电流转换为接地参考电压信号。为提高直流线性度，可考虑使用I - V或运算放大器配置。

五、设计要点

（一）电源供应

建议使用推荐的工作电压范围（3 V至3.6 V）为器件供电，大多数情况下，使用低压差线性稳压器（LDO）可获得最佳性能。若使用DC - DC开关电源，需确保其噪声性能符合要求。

（二）布局设计

• 接地平面：使用单一接地平面，将数字信号和模拟信号分开布局，可在器件封装中间进行虚拟划分。
• 信号隔离：模拟输出应尽量远离开关时钟和数字信号，减少数字电路对模拟输出的耦合干扰。
• 去耦电容：去耦电容应靠近器件的电源引脚，以有效滤除电源噪声。

六、总结

DAC5672以其卓越的性能、丰富的特性和灵活的配置，为电子工程师提供了一个强大的数模转换解决方案。无论是在无线通信、医疗仪器还是其他领域，它都能发挥出出色的作用。在实际设计中，我们需要根据具体应用需求，合理选择工作模式、输出配置和电源供应，同时注意布局设计的细节，以充分发挥DAC5672的优势，打造出高性能的电子系统。

你在使用DAC5672的过程中遇到过哪些问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。