3V串行输入微功耗10位和12位DACs AD7390/AD7391：低功耗设计的理想之选

在电子设计领域，对于低功耗、高性能的数模转换器（DAC）的需求日益增长。AD7390/AD7391作为Analog Devices推出的3V串行输入微功耗10位和12位DAC，凭借其出色的性能和丰富的特性，成为了众多应用的理想选择。

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产品概述

AD7390/AD7391是一组引脚兼容的12位/10位数字 - 模拟转换器，专为单电源3V系统设计，使用CBCMOS工艺制造。该系列产品具有微功耗（小于100μA）、单电源（2.7V至5.5V）操作的特点，有紧凑的1.75mm高度SO - 8封装和1.1mm高度TSSOP - 8封装可供选择。其中，AD7390为12位分辨率，AD7391为10位分辨率，并且支持SPI和QSPI串行接口，输入采用施密特触发器。

关键特性

低功耗与宽电源范围

微功耗设计使得AD7390/AD7391在电池供电应用中表现出色，工作电流小于100μA。同时，其电源电压范围为2.7V至5.5V，能适应多种电源环境，这为设计带来了极大的灵活性。

高分辨率与精度

AD7390提供12位分辨率，AD7391提供10位分辨率，能够满足不同应用对精度的要求。在静态性能方面，相对精度（INL）在不同温度下有严格的指标控制，确保了输出的准确性。

丰富的接口与功能

SPI和QSPI串行接口兼容施密特触发器输入，使得该系列产品能够方便地与微控制器等设备进行通信。此外，CLR输入可在电源开启或用户需求时将输出设置为零刻度，这在系统复位或故障恢复时非常有用。

电气特性

静态性能

• 分辨率：AD7390为12位，AD7391为10位。
• 相对精度（INL）：在不同温度条件下，INL有不同的最大值，确保了在各种环境下的线性度。
• 微分非线性（DNL）：保证了输出的单调性，减少了量化误差。

参考输入

参考输入具有恒定的输入电阻，可接受从地到正电源电压(V_{DD})的输入电压，这使得其能够灵活配置输出电压范围。

模拟输出

输出电流能力和电容负载驱动能力都有明确的指标，能够满足不同负载的需求。

接口时序

详细规定了时钟宽度、负载脉冲宽度等时序参数，确保了数据传输的准确性和稳定性。

交流特性

输出摆率、建立时间等参数保证了信号转换的速度和精度。

应用领域

汽车领域

可提供0.5V至4.5V的输出跨度电压，适用于汽车电子中的各种控制和监测系统。

便携式通信

低功耗特性使其非常适合便携式通信设备，延长了电池续航时间。

数字控制校准

在需要精确校准的系统中，AD7390/AD7391能够提供可靠的数字控制校准功能。

工作原理

D/A转换器部分

电压切换的R - 2R DAC根据外部参考电压和加载到DAC寄存器的十进制数据字生成输出电压。对于10位的AD7391和12位的AD7390，分别有相应的输出电压计算公式。

放大器部分

内部DAC的输出由低功耗精密放大器缓冲，具有典型的60μs建立时间至满量程的0.1%。放大器的轨到轨输出级能够在接近电源电压的情况下提供精确的性能。

参考输入

参考输入的恒定输入电阻减少了外部参考电压源上的毛刺，高输入电阻（2MΩ）最小化了功耗。

电源供应

采用CBCMOS工艺优化电路设计，实现了极低的功耗。轨到轨输出放大器使得电源电压范围宽，从2.7V到5.5V都能正常工作。

电源旁路和接地

为了保证DAC的精度，需要良好的电源滤波。建议使用LC滤波器和单独的电源和接地连接，同时进行本地电源旁路，使用10μF钽电解电容和0.1μF陶瓷电容并联。

输入逻辑电平

数字输入采用齐纳型ESD保护结构，允许逻辑输入电压超过(V_{DD})电源电压。施密特触发器设计减少了输入缓冲器的电流消耗，防止了逻辑转换时的误触发。

数字接口

采用双缓冲串行数据输入，串行输入寄存器与DAC寄存器分离，可在不干扰当前DAC值的情况下预加载新数据。通过SDI、CLK和LD引脚控制数据输入，数据以MSB优先的格式输入。

复位（CLR）引脚

将CLR引脚置低可将DAC寄存器设置为全零，输出电压为零。该功能在电源上电或电源中断后非常有用，可使系统恢复到已知状态。

输出操作模式

单极性输出操作

AD7390可驱动低至5kΩ并联100pF的负载，通过外部参考和电源供应或单个专用调节器或参考进行配置。

双极性输出操作

AD7391的输出可轻松配置为双极性操作，使用OP196放大器，通过470kΩ电阻实现差分放大，输出跨度为±5V。

与微计算机接口

AD7390/AD7391的串行数据输入可轻松与各种单芯片微计算机接口。对于AD7390，需要12位数据加载；对于AD7391，需要10位数据加载。如果传输的位数超过所需位数，多余的高位将被忽略。

封装与订购信息

AD7390/AD7391提供多种封装选项，包括8引脚P - DIP、8引脚SOIC和8引脚TSSOP，适用于不同的应用场景。同时，不同的型号对应不同的温度范围和包装数量，方便用户根据需求选择。

AD7390/AD7391以其低功耗、高分辨率、丰富的功能和良好的性能，为电子工程师在设计低功耗、高精度的数模转换系统时提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景，合理选择和使用该系列产品，充分发挥其优势。你在使用这类DAC时，有没有遇到过什么特别的问题呢？不妨在评论区分享一下。