低功耗利器：AD7392/AD7393 10/12 位 DAC 详细剖析

在电子设计领域，数模转换器（DAC）是连接数字世界和模拟世界的桥梁，其性能直接影响到整个系统的精度和稳定性。今天，我们就来深入探讨一下 Analog Devices 公司推出的 AD7392/AD7393 这两款 10/12 位电压输出 DAC。

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产品概述

AD7392/AD7393 是一组引脚兼容的 10/12 位电压输出 DAC，专为单 3V 电源设计，采用 CBCMOS 工艺制造。它们具备低功耗、低成本和易于使用的特点，工作电压范围为 2.7V 至 5.5V，非常适合电池供电的应用。

产品特性

低功耗设计

• 微功耗特性显著，典型工作电流仅 100μA，关机模式下典型功耗低至 0.1μA，有效延长电池续航时间。
• 工作电压范围宽，单电源 2.7V 至 5.5V 均可稳定工作，适应不同电源环境。

高分辨率与精度

• AD7392 提供 12 位分辨率，AD7393 为 10 位分辨率，满足不同精度需求。
• 差分非线性误差仅 0.9LSB，确保输出电压的准确性和线性度。

丰富的应用场景

• 适用于汽车领域，输出电压范围为 0.5V 至 4.5V。
• 在便携式通信设备、数字控制校准、PC 外设等领域也有广泛应用。

工作原理

数模转换原理

AD7392/AD7393 采用电压切换的 R - 2R DAC 结构，输出电压 (V{OUT}) 取决于外部参考电压 (V{REF}) 和加载到 DAC 寄存器的十进制数据字 (D)，计算公式为 (V{OUT}=V{REF}×frac{D}{2^{N}})，其中 (N) 为 DAC 分辨率的位数。

• 对于 10 位的 AD7393，若 (V{REF}=2.5V)，则 (V{OUT}=2.5×frac{D}{1024})。
• 对于 12 位的 AD7392，若 (V{REF}=5.0V)，则 (V{OUT}=V_{REF}×frac{D}{4096})。

放大器部分

内部 DAC 输出由低功耗精密放大器缓冲，典型建立时间为 60μs 至满量程的 0.1%。放大器的轨到轨输出级可提供 ±1mA 输出电流，能够驱动高达 100pF 的容性负载。

参考输入

参考输入端子具有恒定输入电阻，不受数字代码影响，可有效减少外部参考电压源的干扰。输入电阻高达 2.5MΩ，可降低功耗。参考输入电压范围为 0V 至 (V{DD})，可连接到 (V{DD}) 以实现轨到轨电压输出。

电气特性

静态性能

在不同电源电压和温度条件下，AD7392/AD7393 具有出色的静态性能，包括分辨率、相对精度、差分非线性、零刻度误差和满刻度电压误差等指标。	参数	AD7392（3V ± 10%）	AD7392（5V ± 10%）	AD7393（3V ± 10%）	AD7393（5V ± 10%）
分辨率（位）	12	12	10	10
相对精度（LSB max）	±1.8（TA = +25°C） ±3（TA = -40°C, +85°C）	±1.8（TA = +25°C） ±3（TA = -40°C, +85°C）	±1.75（TA = +25°C）	±1.75（TA = +25°C）
差分非线性（LSB max）	±0.9（TA = +25°C, 单调） ±1（单调）	±0.9（TA = +25°C, 单调） ±1（单调）	±2.0（TA = -40°C, +85°C, +125°C） ±0.8（单调）	±2.0（TA = -40°C, +85°C, +125°C） ±0.8（单调）
零刻度误差（mV max）	4.0	4.0	9.0	9.0
满刻度电压误差（mV max）	8.0（TA = -40°C） ±8（TA = +25°C, +85°C, data = 0xFFF） ±20（TA = -40°C, data = 0xFFF）	8.0（TA = -40°C） ±8（TA = +25°C, +85°C, data = 0xFFF） ±20（TA = -40°C, data = 0xFFF）	±32（TA = +25°C, +85°C, +125°C, data = 0x3FF）	±32（TA = +25°C, +85°C, +125°C, data = 0x3FF）

交流特性

包括输出压摆率、建立时间、关机恢复时间、DAC 毛刺、数字馈通等指标，确保在动态工作条件下的性能稳定。

电源特性

电源电压范围为 2.7V 至 5.5V，正电源电流、关机电源电流、功耗和电源灵敏度等指标表现良好，体现了低功耗设计的优势。

引脚配置与功能

引脚配置

AD7392 和 AD7393 的引脚配置相似，方便用户根据应用需求选择合适的分辨率，而无需更改电路板设计。

功能描述

• (V_{DD})：正电源输入，工作范围 2.7V 至 5.5V。
• (SHDN)：电源关机输入，低电平有效，可将内部功耗降至纳安级别。
• (overline{CS})：芯片选择锁存使能，低电平有效，控制数据加载。
• (overline{RS})：异步复位输入，低电平将 DAC 寄存器置零。
• (D0 - D11)（AD7392）或 (D0 - D9)（AD7393）：并行输入数据位。
• (DGND)：数字地。
• (AGND)：模拟地。
• (V_{OUT})：DAC 电压输出。
• (V_{REF})：DAC 参考输入，确定 DAC 满量程电压。

应用模式

单极性输出操作

AD7392 可驱动低至 5kΩ 并联 100pF 的负载，输出电压范围根据参考电压和输入代码确定。

双极性输出操作

AD7393 可通过外部电路配置为双极性输出，输出电压范围为 -5V 至 +5V，适用于需要正负电压输出的应用。

封装与订购信息

AD7392/AD7393 提供 20 引脚 PDIP 和 20 引脚 SOIC 封装，用户可根据实际需求选择不同的封装形式。同时，还提供 RoHS 合规版本可供选择。

总结

AD7392/AD7393 以其低功耗、高分辨率和出色的性能，为电子工程师在设计电池供电设备、汽车电子、通信设备等领域提供了理想的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择分辨率和封装形式，并注意电源旁路、逻辑输入电平匹配等问题，以充分发挥其性能优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。