全面解析AD7237/AD7247：双12位DAC的卓越之选

在电子工程师的日常设计中，数模转换器（DAC）是至关重要的组件，它影响着整个系统的性能和精度。今天，我们就来深入探讨Analog Devices推出的两款双12位DAC——AD7237和AD7247，看看它们具备哪些特性以及如何在实际设计中应用。

文件下载：AD7237.pdf

器件概述

AD7237/AD7247是一款集成在单片CMOS芯片上的完整双12位电压输出数模转换器，自带输出放大器和齐纳电压基准，无需外部微调即可达到规定的全部性能。它有单电源或双电源两种供电模式，功耗较低（单电源供电时典型值为165mW ），采用先进的线性兼容CMOS (( LC^{2} MOS )) 混合技术工艺，结合了精密双极电路和低功耗CMOS逻辑。

产品特性

1. 高度集成：包含两个12位CMOS DAC、片上电压基准、输出放大器和基准缓冲放大器。
2. 多样的加载结构：AD7247具备并行加载结构，而AD7237采用(8 + 4)加载结构。
3. 灵活的供电选择：支持单电源或双电源操作，单电源时可提供0至 +5 V和0至 +10 V两种输出范围；双电源时除上述范围外，还能提供 ±5 V输出范围。
4. 小尺寸封装：提供24引脚的塑料和密封双列直插式封装（DIP）以及24引脚小外形封装（SOIC），节省空间并提高可靠性。

技术细节

静态性能

分辨率为12位，相对精度可达 ±1/2 LSB（AD7247）或 ±1 LSB（AD7237），差分非线性度最大为 ±0.9 LSB，保证了单调特性。单极偏移误差和双极零误差等指标也都控制在较小范围内。

基准相关

片上基准输出电压为5V，不同版本有一定的电压范围，如J、K、A、B版本为4.97/5.03 V，S、T版本为4.95/5.05 V，温度系数典型值为 ±25 ppm/°C。同时，还支持外部基准输入，输入范围为4.95/5.05 V。

数字输入

数字输入高电平电压 (V{INH}) 最小为2.4V，低电平电压 (V{INL}) 最大为0.8V，输入电流和电容也有明确的规格。

模拟输出

输出范围可通过引脚选择，输出阻抗典型值为0.5Ω。在交流特性方面，电压输出建立时间在不同版本和条件下有所不同，数字到模拟的毛刺脉冲、数字馈通和数字串扰等指标也有明确规定。

功耗要求

单电源供电时，电源电压为 +15V ± 5%；双电源供电时，(V{DD}) 为 +15V ± 5%，(V{SS}) 为 -15V ± 5%，且对输出空载电流有相应规定。

时序特性

对于不同的输入信号，如CS到WR的建立时间、保持时间，WR脉冲宽度，LDAC脉冲宽度等都有严格的时间要求。

接口逻辑

AD7247

内部为每个DAC配备一个单独的并行12位锁存器，可视为两个独立的DAC。通过 (CSA)、(CSB) 和 (WR) 控制数据的加载，所有控制信号为电平触发，输入数据在 (WR) 上升沿锁存到相应的锁存器。

AD7237

输入加载结构适合与8位数据总线的微处理器接口。每个DAC包含两个12位锁存器（输入锁存器和DAC锁存器），输入锁存器又分为一个最低有效8位锁存器和一个最高有效4位锁存器。(CS)、(WR)、(A0) 和 (A1) 控制数据加载到输入锁存器，(LDAC) 控制数据从输入锁存器传输到DAC锁存器，且 (LDAC) 信号为异步的，独立于 (WR)。

电路信息

D/A部分

由高度稳定的薄膜电阻和高速NMOS单刀双掷开关组成两个12位电压模式D/A转换器，参考电压 (REF IN) 内部经过单位增益放大器缓冲后再应用到转换器，输出电压极性与参考电压相同，支持单电源操作。

内部基准

采用片上温度补偿埋入式齐纳基准，工厂调整到5V（S、T版本为 ±50 mV，其他版本为 ±30 mV），可用于为D/A转换器提供参考电压和为双极性输出提供偏移电压，还能为外部负载提供最高500 μA的电流。

外部基准

在某些应用中，用户可使用系统基准或其他外部基准驱动AD7237/AD7247的参考输入，例如AD586 5V参考源就是理想的外部参考。

运算放大器部分

电压模式D/A转换器的输出经过一个同相CMOS放大器缓冲，通过 (R_{OFS}) 输入可选择不同的输出电压范围，该放大器可单 +15V电源供电，也可双电源（±15V）供电，以实现 -5V到 +5V的双极性输出范围。

应用配置

单极性配置

• 0V 到 +5V：将 (R{O FSA}) 或 (R{OFSB}) 连接到 (V{outA }) 或 (V{OUTB }) ，可单电源或双电源供电。
• 0V 到 +10V：将 (R{O F S A}) 或 (R{O F S B}) 连接到AGND（AD7247连接到GND），同样可单电源或双电源供电。

双极性配置

实现 -5V到 +5V的输出范围，需将 (R{O F S A}) 或 (R{OFSB}) 连接到REF IN，且必须双电源供电。

微处理器接口

AD7247

可与ADSP - 2101 DSP处理器、8086和68000 16位微处理器等进行接口，通过内存映射方式，为每个DAC分配独立的内存地址，以单指令将12位数据写入所选DAC锁存器。

AD7237

适合与8位数据总线的微处理器接口，如8085A/8088、68008、6502/6809等。数据右对齐，通过微处理器地址总线的两个最低位地址线驱动 (A0) 和 (A1) 输入，需要五个独立的内存地址，分两次写入操作将数据写入相应的输入锁存器。

总结

AD7237/AD7247凭借其高集成度、灵活的供电和输出范围选择、多样的接口方式等优点，在众多电子设计领域中都能发挥出色的性能。无论是需要高精度单极性输出，还是双极性输出的应用，都能从这两款DAC中找到合适的解决方案。不过，在使用过程中，对于静电放电（ESD）要格外注意，因为该器件对ESD敏感，未连接的器件需妥善存储在导电泡沫或分流器中，插入器件前要将保护泡沫放电。

作为电子工程师，你在实际设计中是否使用过类似的DAC器件？在使用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。