MAX5234/MAX5235：单电源 3V/5V 双路 12 位精密 DAC 的详细解析

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关键桥梁。MAX5234/MAX5235 作为 Maxim 推出的单电源 3V/5V、电压输出、双路、精密 12 位 DAC，具有众多卓越特性，能满足多种应用场景的需求。

文件下载：MAX5235.pdf

一、基本信息与订购指南

如果您想了解 MAX5234/MAX5235 的价格、交货期和订购信息，可致电 1 - 888 - 629 - 4642 联系 Maxim/Dallas Direct，或者访问其官网 www.maxim - ic.com。

在订购时，有不同型号可供选择，它们的工业温度范围均为 -40°C 至 +85°C，采用 10 引脚的 µMAX 封装，但积分非线性（INL）有所不同。例如，MAX5234AEUB 和 MAX5235AEUB 的 INL 为 ±0.5LSB，而 MAX5234BEUB 和 MAX5235BEUB 的 INL 为 ±1LSB，您可以根据精度要求进行选择。

二、产品特性亮点

（一）低功耗表现出色

• MAX5234 在 3V 单电源下工作时，正常功耗电流仅 325µA，全功率关断模式下更是低至 0.4µA。
• MAX5235 在 5V 单电源下，正常功耗电流为 360µA。这样的低功耗特性使得它们在对功耗要求严格的应用场景中表现优异。

（二）接口兼容性良好

具备 13.5MHz 的三线串行接口，与 SPI™、QSPI™ 和 MICROWIRE™ 兼容，方便与各种微控制器和数字系统进行连接，简化了设计过程。

（三）输出性能优越

• 输出缓冲器支持 Rail - to - Rail® 摆幅，内部增益放大器能最大化 DAC 输出的动态范围。
• 保证最大 1/2LSB 的积分非线性（INL），差分非线性（DNL）为 ±1LSB，确保了高精度的输出。

（四）多种工作模式可选

可编程的关机模式，可选择 1kΩ 或 200kΩ 的内部负载，满足不同的应用需求。上电复位时，寄存器和 DAC 能清零，增强了系统的稳定性。

（五）封装小巧

采用节省空间的 10 引脚 µMAX 封装，适合对 PCB 空间要求较高的设计。

三、电气特性详解

（一）静态性能

• 分辨率：均为 12 位，能提供较高的转换精度。
• 积分非线性（INL）：不同型号有所差异，MAX5234A 和 MAX5235A 为 ±0.5LSB，MAX5234B 和 MAX5235B 为 ±1LSB。
• 差分非线性（DNL）：均为 ±1LSB，保证了无漏码和单调性。
• 偏移误差：约为 ±5mV，可通过微调进行补偿。
• 增益误差：MAX5234 为 ±6LSB，MAX5235 为 ±3LSB。

（二）参考输入特性

• 参考输入范围：MAX5234 为 0.25V 至 1.5V，MAX5235 为 0.25V 至 2.6V。
• 参考输入电阻：代码为 555 十六进制和 AAA 十六进制时，最小值为 28kΩ 至 37kΩ。
• 关断时参考电流：约为 ±1µA。

（三）动态性能

• 电压输出摆率：约为 0.6V/µs，能快速响应输入信号的变化。
• 电压输出建立时间：在特定条件下，达到 ±0.5LSB 的误差范围内，MAX5234 和 MAX5235 分别约为 60µs 和 70µs。

（四）电源特性

• 电源电压：MAX5234 为 2.7V 至 3.6V，MAX5235 为 4.5V 至 5.5V。
• 电源电流：正常工作时有所不同，关断和关机模式下电流大幅降低，进一步体现了低功耗特性。

四、引脚配置与功能

引脚	名称	功能
1	OUTA	DAC A 输出
2	REFA	DAC A 的参考电压
3	GND	接地
4	LDAC	加载 DAC A 和 B
5	CS	芯片选择输入
6	SCLK	移位寄存器串行时钟输入
7	DIN	串行数据输入
8	VDD	正电源
9	REFB	DAC B 的参考电压
10	OUTB	DAC B 输出

五、工作原理与详细描述

（一）工作原理

MAX5234/MAX5235 通过三线串行接口接收 16 位数据，其中包括 3 个控制位、12 个数据位和 1 个子位。数据先进入 16 位的数据输入/输出移位寄存器，再进入输入寄存器和 DAC 寄存器。通过内部精密修整的电阻产生 1.6384V/V 的增益，利用反相的 Rail - to - Rail 梯形网络，将数字输入代码转换为成比例的模拟输出电压。

（二）外部参考

参考输入可接受 AC 和 DC 值，电压范围根据型号不同有所差异。输出电压由公式 (V{OUT }=left(V{REF } × NB / 4096right) × 1.6384 V) 确定，其中 NB 是 DAC 二进制输入代码的数值（0 至 4095），VREF_ 是参考电压。

（三）输出放大器

输出放大器内部电阻提供 1.6384V/V 的增益，能有效减小增益误差。典型的摆率为 0.6V/µs，在 5kΩ 并联 100pF 的负载下，能在 10µs 内稳定到 1/2LSB。通过串行接口可设置放大器的关机输出阻抗为 1kΩ 或 200kΩ。

（四）串行接口

三线串行接口与 SPI、QSPI 和 MICROWIRE 兼容，可实现对 DAC 操作的完全控制。通过控制位和 D11 - D8 可决定更新哪些寄存器以及关机后的寄存器状态，最大时钟频率为 13.5MHz。

（五）关断和关机模式

可通过串行接口命令将一个或两个 DAC 置于关机模式，每个 DAC 的关机模式相互独立。关机时，放大器输出变为高阻抗，OUT_ 可通过 200kΩ 或 1kΩ 的电阻接地。从不同模式唤醒时，需要一定的稳定时间，以确保输出稳定。

（六）负载 DAC 输入（LDAC）

断言 LDAC 可异步地将 DAC 寄存器从其对应的输入寄存器加载数据，但已关闭的 DAC 保持关闭状态。LDAC 输入完全异步，不需要 CS、SCLK 或 DIN 有任何操作即可生效。

六、应用场景及案例分析

（一）工业过程控制

在工业自动化生产线上，需要对各种参数进行精确控制。MAX5234/MAX5235 凭借其高精度和低功耗特性，可用于控制电机的转速、阀门的开度等，确保生产过程的稳定性和准确性。

（二）自动测试设备

在电子设备的测试过程中，需要精确的模拟信号来测试电路的性能。MAX5234/MAX5235 能提供高精度的输出电压，满足测试设备对信号精度的要求。

（三）数字偏移和增益调整

在一些传感器信号处理电路中，需要对信号进行偏移和增益调整。通过 MAX5234/MAX5235 可以方便地实现数字控制的偏移和增益调整，提高信号处理的精度。

（四）运动控制

在机器人、数控机床等运动控制系统中，需要精确控制电机的运动。MAX5234/MAX5235 可用于生成控制电机的模拟信号，实现对运动的精确控制。

（五）微处理器控制系统

与各种微处理器配合使用，为系统提供高精度的模拟输出，扩展微处理器的应用范围。

七、总结与思考

MAX5234/MAX5235 作为一款高性能的 12 位双路 DAC，在低功耗、高精度、接口兼容性等方面表现出色，适用于多种工业和电子应用场景。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择型号和工作模式，同时注意电源、参考电压等参数的设置，以充分发挥其性能优势。大家在使用这款 DAC 时，有没有遇到过一些特殊的问题或者有什么独特的应用案例呢？欢迎在评论区分享交流。