TLV5629数模转换器产品介绍

 

在电子工程师的日常设计工作中，数模转换器（DAC）是一个关键的组件，它在许多应用场景中都发挥着重要的作用。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）推出的TLV5608、TLV5610和TLV5629这三款DAC芯片，了解它们的特点、性能以及应用场景，为大家在实际设计中提供一些参考。

文件下载：tlv5629.pdf

芯片概述

TLV5608、TLV5610和TLV5629是三款引脚兼容的八通道电压输出DAC芯片，它们分别具有10位、12位和8位的分辨率。这些芯片采用了灵活的串行接口，能够与TMS320以及SPI、QSPI和Microwire等串行端口实现无缝连接。此外，它们还具备多种实用的功能和特性，适用于多种不同的应用场景。

关键特性

多通道与高分辨率

在一款芯片中集成了八个电压输出DAC，满足多通道应用的需求。同时，根据不同的型号，提供了12位（TLV5610）、10位（TLV5608）和8位（TLV5629）的分辨率选择，能够根据具体的应用场景选择合适的精度。

可编程的建立时间和功耗

具有可编程的建立时间，可以在快速模式（1µs）和慢速模式（3µs）之间进行切换，以平衡速度和功耗。在3V电源下，慢速模式的功耗为18mW，快速模式的功耗为48mW，这种灵活的选择使得芯片在不同的工作条件下都能实现优化的性能。

广泛的兼容性

与TMS320和SPI™ 串行端口兼容，方便与各种微控制器和数字信号处理器进行接口设计。这种兼容性使得芯片在不同的系统架构中都能方便地集成，减少了设计的复杂性。

电源管理功能

具备电源关闭模式，可以在不需要芯片工作时降低功耗，延长系统的电池寿命。同时，参考输入缓冲和高阻抗参考输入设计，使得芯片能够稳定地工作在不同的电源和参考电压条件下。

数据级联功能

提供数据输出用于级联多个设备，方便在需要更多通道的应用中进行扩展。通过级联功能，可以轻松地增加系统的通道数量，满足复杂应用的需求。

应用场景

数字伺服控制环路

在数字伺服控制环路中，需要精确的模拟输出信号来驱动执行器。TLV5608、TLV5610和TLV5629的高分辨率和低功耗特性，能够提供稳定、精确的模拟信号，确保伺服系统的高精度控制。

工业过程控制

工业过程控制通常需要对多个参数进行精确的调节和控制。这些芯片的多通道设计和可编程建立时间功能，使得它们能够满足工业过程控制中对多个模拟输出的需求，同时根据不同的控制要求选择合适的速度和功耗模式。

机器和运动控制设备

在机器和运动控制设备中，需要快速、准确地响应控制信号。TLV5608、TLV5610和TLV5629的快速建立时间和高分辨率特性，能够满足这些设备对模拟输出信号的快速响应和高精度要求。

数字偏移和增益调整

在一些需要对信号进行精确调整的应用中，如传感器校准和信号处理，这些芯片可以用于数字偏移和增益的调整。通过精确的数字控制，可以实现对模拟信号的精确调整，提高系统的性能和稳定性。

大容量存储设备

在大容量存储设备中，需要对读写信号进行精确的控制。TLV5608、TLV5610和TLV5629的高分辨率和低功耗特性，能够提供稳定、精确的模拟信号，确保存储设备的可靠读写操作。

电气特性

电源特性

在电源特性方面，芯片的电源电流在不同的工作模式下有所不同。在快速模式下，无负载且参考电压为4.096V时，电源电流典型值为16mA，最大值为21mA；在慢速模式下，电源电流典型值为6mA，最大值为8mA。此外，芯片还具备电源关闭模式，此时的电源电流仅为0.1µA，大大降低了功耗。

静态DAC规格

在静态DAC规格方面，不同型号的芯片具有不同的分辨率和线性度。例如，TLV5610的分辨率为12位，积分非线性（INL）在代码40到4095之间的最大值为±6 LSB，差分非线性（DNL）的最大值为±1 LSB；TLV5608的分辨率为10位，INL在代码20到1023之间的最大值为±2 LSB，DNL的最大值为±1 LSB；TLV5629的分辨率为8位，INL在代码6到255之间的最大值为±1 LSB，DNL的最大值为±1 LSB。这些线性度指标保证了芯片在不同的输入代码下能够提供准确的模拟输出。

输出规格

在输出规格方面，芯片的电压输出范围为0到AVDD - 0.4V，输出负载调节精度在RL = 2KΩ 与10KΩ 之间的最大值为±0.3%的满量程电压。这些指标保证了芯片在不同的负载条件下能够提供稳定的模拟输出。

参考输入特性

在参考输入特性方面，参考输入电压范围为0到AVDD，参考输入电阻为100KΩ，参考输入电容为5pF。此外，芯片的参考输入带宽在快速模式下为2.2MHz，在慢速模式下为1.9MHz，参考馈通为 -84dB。这些指标保证了芯片在不同的参考电压和输入信号条件下能够稳定地工作。

数字输入输出特性

在数字输入输出特性方面，高电平数字输入电流在Vi = VDD时最大值为1µA，低电平数字输入电流在Vi = 0V时最大值为 -1µA，输入电容为8pF。高电平数字输出电压在RL = 10KΩ 时最小值为2.6V，低电平数字输出电压在RL = 10KΩ 时最大值为0.4V，输出电压上升时间在RL = 10KΩ、CL = 20pF时典型值为7ns，最大值为20ns。这些指标保证了芯片在数字信号的输入输出方面具有良好的性能。

模拟输出动态性能

在模拟输出动态性能方面，输出建立时间（满量程）在快速模式下典型值为1µs，最大值为3µs；在慢速模式下典型值为3µs，最大值为7µs。输出建立时间（代码到代码）在快速模式下典型值为0.5µs，最大值为1µs；在慢速模式下典型值为1µs，最大值为2µs。压摆率在快速模式下典型值为10V/µs，最小值为4V/µs；在慢速模式下典型值为3V/µs，最小值为1V/µs。毛刺能量最大值为4nV - s，通道串扰在10kHz正弦波、4VPp时为 -90dB。这些指标保证了芯片在模拟信号的输出方面具有快速、稳定的响应特性。

应用信息

通用功能

这三款芯片基于电阻串架构，由串行接口、速度和电源关闭控制逻辑、参考输入缓冲、电阻串和轨到轨输出缓冲组成。每个通道的输出电压由外部参考电压和数字输入值决定，输入范围根据不同的型号有所不同。

上电复位（POR）

芯片内置的上电复位电路可以在电源上电后控制输出电压。上电时，所有锁存器（包括预设寄存器）都被置为零，但只有当LDAC为低电平时，DAC输出才会被置为零。在进行有效的写入序列之前，寄存器将保持为零，这对于需要知道DAC输出状态的应用非常有用。

串行接口

串行接口的工作方式是，FS的下降沿开始将DIN上的数据从最高位（MSB）开始在SCLK的下降沿移入内部寄存器。在传输16位数据后，移位寄存器的内容将根据数据字中的地址位移动到其中一个DAC保持寄存器。要将DAC保持寄存器的内容传输到DAC锁存器并更新DAC输出，需要LDAC引脚为逻辑0。LDAC是一个异步输入，如果不需要同时更新所有八个通道，可以将其保持为低电平。对于级联应用，DOUT提供在DIN上采样的数据，延迟为16个时钟周期。

串行时钟频率和更新速率

芯片的最大串行时钟频率为30MHz，最大更新速率为1.95MHz。需要注意的是，最大更新速率只是串行接口的理论值，实际应用中还需要考虑DAC的建立时间。

数据格式

16位数据字由地址位（D15 - D12）和数据位（D11 - D0）组成。不同的地址位组合对应不同的功能，如选择不同的DAC通道或控制寄存器。

DAC A - H和双通道寄存器

写入DAC A - H可以设置相应通道的输出电压。通过写入四个双通道寄存器之一，可以自动生成一个通道的补码。不同型号的芯片对数据位的解码方式有所不同，如TLV5610解码所有12位数据，TLV5608解码D11到D2，TLV5629解码D11到D4。

预设功能

通过将PRE输入引脚置低并使能LDAC输入引脚，可以将DAC通道的输出同时驱动到预设寄存器中存储的预定义值。预设寄存器在电源上电后会被POR电路清零，因此在将PRE引脚置低之前，需要写入预定义值，除非预设值为零。

控制寄存器

CTRL0

CTRL0寄存器用于控制设备的电源状态、数字输出使能和输入模式。PD位控制整个设备的电源关闭状态，DO位控制数字输出的使能，IM位控制输入模式（直二进制或二进制补码）。

CTRL1

CTRL1寄存器用于控制特定DAC对的电源状态和速度模式。PXY位控制DAC对的电源关闭状态，SXY位控制DAC对的速度模式（快速或慢速）。

参考电压

DAC的参考电压可以通过精密参考电路从外部提供。由于参考输入是缓冲的，因此可以直接连接到电源电压。

缓冲放大器

DAC输出由增益为2的放大器缓冲，可以配置为A类（快速模式）或AB类（慢速或低功耗模式）。输出缓冲器具有接近轨到轨的输出和短路保护能力，能够可靠地驱动2KΩ负载和100pF负载电容。

封装信息

芯片提供了20引脚的SOIC和TSSOP封装选项，适用于不同的应用场景和电路板布局要求。在选择封装时，需要考虑芯片的散热性能、引脚间距、电路板空间等因素。

总结

TLV5608、TLV5610和TLV5629是三款功能强大、性能优异的DAC芯片，它们在多通道、高分辨率、低功耗、兼容性等方面具有出色的表现。在实际设计中，工程师可以根据具体的应用需求选择合适的型号和功能，充分发挥芯片的优势，实现高效、稳定的数模转换。

大家在使用这些芯片的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。