探索THS8136：一款高性能的图形与视频DAC

在电子设计领域，数字 - 模拟转换器（DAC）是连接数字世界和模拟世界的关键桥梁。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）的THS8136，一款专为图形和视频应用优化的高性能DAC。

文件下载：ths8136.pdf

一、产品概述

THS8136是一款通用的三通道高速数字 - 模拟转换器，适用于各种图形和视频应用。它采用3.3V模拟电源和1.8V数字电源供电，最高采样率可达180MHz，确保了在高分辨率图像和视频处理中的出色性能。

二、关键特性

2.1 高性能转换

• 三通道10位DAC：提供了足够的分辨率，能够满足大多数图形和视频应用的需求。
• 180-MSPS操作：高速转换能力使得它可以处理快速变化的信号，适用于高帧率的视频和图形生成。

2.2 负载驱动能力

• 直接驱动双端75Ω负载：能够直接驱动标准的视频负载，输出标准的视频电平，减少了外部驱动电路的需求。

2.3 低功耗设计

• 3.3V模拟和1.8V数字电源：低电源电压设计有助于降低功耗，适合对功耗敏感的应用。

2.4 兼容性与可靠性

• 1.8V兼容输入：与常见的数字电路兼容，方便系统集成。
• 汽车级应用认证：经过AEC - Q100 Rev G认证，适用于汽车电子等对可靠性要求较高的应用。

三、应用场景

3.1 图形和视频生成

• 用于计算机显示器、投影仪等设备，将数字信号转换为模拟视频信号，实现高分辨率的图像显示。

  3.2 高分辨率图像处理

• 在医疗成像、工业检测等领域，对图像的分辨率和质量要求较高，THS8136可以提供准确的模拟输出。

  3.3 通用三通道D/A转换

• 可用于各种需要将数字信号转换为模拟信号的通用应用场景。

四、功能详解

4.1 空白电平生成

• BLANK控制输入：通过该输入可以将所有通道的输出幅度强制设置为空白或参考电平，不受数据输入端口值的影响。在不同的工作模式下，输出空白电平与有效视频的关系有所不同。例如，在通用DAC模式下，每个DAC的输出空白电平为0V；当启用同步插入时，会施加350mV的直流偏置，以提供双电平同步插入的空间。

  4.2 同步信号生成

• SYNC和SYNC_T控制输入：可以在AG DAC输出上叠加双电平同步信号。正确定时的SYNC输入（低电平有效）可以在AG DAC输出上插入包含水平同步和垂直同步的模拟复合同步信号。当FSADJ设置为提供700mV满量程图形或视频时，视频与同步信号的幅度比为7:3，提供300mV的同步尖峰。

  4.3 设备配置

• 操作模式选择：THS8136的操作模式由SYNC、SYNC - T、M1和M2控制端子的状态决定。通过不同的连接方式，可以选择通用DAC模式、RGB同步插入模式或YPbPr视频模式。例如，将SYNC和SYNC - T连接到DVDD（或逻辑高电平），M1和M2连接到DVss（逻辑低电平），可以选择通用DAC模式；将SYNC - T连接到DVss（或逻辑低电平），可以启用同步插入。

五、电气特性

5.1 绝对最大额定值

• 电源电压：AVDD到AVss的范围为 - 0.5V至3.6V，DVDD到DVss的范围为 - 0.5V至1.95V。
• 温度范围：工作温度范围为 - 40°C至85°C，存储温度范围为 - 55°C至150°C。
• ESD应力电压：人体模型（HBM）所有引脚大于2000V，带电设备模型（CDM）所有引脚大于500V。

  5.2 推荐工作条件

• 电源电压：AVDD推荐值为3.3V，DVDD推荐值为1.8V。
• 时钟频率：最高可达180MHz。

  5.3 电源电流和功耗

• 工作电流：不同的工作模式和时钟频率下，模拟和数字电源的工作电流有所不同。例如，在CLK = 80 MSPS的通用模式（700mV）下，模拟电源电流典型值为65mA，数字电源电流典型值为13mA。
• 功耗：功耗随着时钟频率和工作模式的变化而变化，在CLK = 180 MSPS的同步插入模式（700mV + Sync）下，功耗典型值为366mW。

  5.4 数字输入和模拟输出特性

• 数字输入：高电平输入电流最大值为1μA，低电平输入电流最小值为 - 1μA。
• 模拟输出：DAC分辨率为10位，积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）在不同工作模式下有不同的规格。

六、典型应用与设计建议

6.1 典型应用电路

• 文档中提供了典型的通用DAC应用电路，但需要注意的是，系统级的ESD保护在该电路中未包含，建议在模拟RGB输出端添加ESD保护措施。

  6.2 设计建议

• 电阻选择：通过连接在FSADJ引脚和AVss之间的电阻$R_{FS}$可以调整DAC的满量程输出电流。大多数需要700mV输出电平的应用，选择3.8kΩ的电阻较为合适。但在选择电阻时，要注意不要超过DAC输出的最大电流和电压合规范围。
• 电源和接地：合理的电源和接地设计对于减少噪声和干扰至关重要。AVDD和DVDD引脚需要连接适当的去耦电容，以减少电源纹波对DAC性能的影响。

七、总结

THS8136以其高性能、低功耗和丰富的功能特性，成为图形和视频应用领域的理想选择。无论是在高分辨率图像显示、视频处理，还是汽车电子等对可靠性要求较高的应用中，THS8136都能够提供稳定、准确的模拟输出。作为电子工程师，在设计相关应用时，充分了解和利用THS8136的特性，可以帮助我们设计出更加优秀的系统。你在使用类似DAC时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。