单通道DAC AD5620/AD5640/AD5660：低功耗、高性能的理想选择

在电子设计领域，数模转换器（DAC）是连接数字世界与模拟世界的关键桥梁。今天，我们要深入探讨的是Analog Devices公司的AD5620/AD5640/AD5660系列单通道DAC，它们以其卓越的性能和丰富的特性，在众多应用场景中展现出强大的优势。

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产品概述

AD5620/AD5640/AD5660属于DAC™系列，是低功耗、单通道、12/14/16位、缓冲电压输出DAC。通过精心设计保证了单调性，能为用户提供稳定可靠的性能。

产品特性

高精度与高分辨率

该系列产品提供12/14/16位分辨率，并且保证12位精度。这使得它们能够满足不同应用场景对精度的要求，无论是在过程控制、数据采集系统，还是便携式电池供电仪表等领域，都能出色地完成任务。

内置基准电压源

内置1.25 V/2.5 V、5 ppm/°C片内基准电压源，为DAC的输出提供了稳定的参考电压。AD5620/AD5640/AD5660 - 1内置1.25 V基准电压源，满量程输出电压范围可达到2.5 V；AD5620/AD5640/AD5660 - 2 - 3内置2.5 V基准电压源，满量程输出电压范围则可达到5 V。器件的参考电压可通过(REPOUT)引脚获得，若利用基准电压输出驱动外部负载，需使用缓冲器，并建议在基准电压输出与GND之间放置一个100 nF电容，以保持基准电压稳定。

多种封装形式

提供8引脚SOT - 23、MSOP和LFCSP封装，用户可以根据实际应用需求选择合适的封装，方便进行电路板设计和布局。

低功耗设计

具有掉电模式，在掉电模式下功耗极低。5 V时功耗降至480 nA，3 V时为200 nA，有效降低了系统的整体功耗，延长了电池供电设备的续航时间。

上电复位功能

内置上电复位电路，确保DAC输出上电至0 V（AD5620/AD5640/AD5660 - 1 - 2）或中间电平（AD5620 - 3和AD5660 - 3）并保持该电平，直到执行一次有效的写操作为止。这对于在上电过程中需要了解DAC输出状态的应用来说非常重要。

快速建立时间

输出电压建立时间为10 μs，能够快速响应输入信号的变化，满足实时性要求较高的应用场景。

技术规格

静态性能

在不同分辨率下，该系列产品都具有出色的静态性能。相对精度、微分非线性等指标表现优异，通过设计保证了单调性，确保了输出信号的准确性和稳定性。

输出特性

输出电压范围为0 V至(V_{DD})，能够实现轨到轨输出摆幅。输出电压建立时间、压摆率、容性负载稳定性等参数也都满足大多数应用的需求。

电源要求

单电源供电，工作电压范围为2.7 V至5.5 V，IDD（正常模式）和IDD（全掉电模式）的电流值都较低，进一步体现了其低功耗的特点。

工作原理

数模转换部分

采用CMOS工艺制造，由电阻串DAC和输出缓冲放大器构成。电阻串部分通过载入DAC寄存器的编码决定抽取电阻串上哪一个节点的电压，以馈入输出放大器，保证了单调性。其理想输出电压公式为(V{OUT }=2 × V{REFOUT } timesleft(frac{D}{2^{N}}right))，其中D是载入DAC寄存器的二进制编码的十进制等效值，N为DAC分辨率。

串行接口

采用3线串行接口（(SYNC)、SCLK和DIN），与SPI、QSPI和MICROWIRE接口标准以及大多数DSP兼容。写序列通过将(SYNC)线置为低电平启动，数据在SCLK的下降沿进入移位寄存器，最高时钟速率可达30 MHz，能与高速DSP兼容。

输入移位寄存器

AD5620/AD5640的输入移位寄存器为16位宽，前2位是控制位，接下来的14/12位是数据位；AD5660的输入移位寄存器为24位宽，前6位是无关位，接下来的2位是控制位，最后16位是数据位。

上电复位

上电时，AD5620/AD5640/AD5660 - 1/-2 DAC输出0 V，AD5620/AD5660 - 3 DAC输出中间电平，直到执行有效的写序列。

掉电模式

具有四种独立的工作模式，可通过软件编程设置控制寄存器中的两位进行选择。在掉电模式下，不仅供电电流下降，输出级也从放大器输出切换为已知值的电阻网络，输出阻抗已知。

应用信息

电源选择

可以利用REF19x基准电压源（5 V REF195或3 V REF193）提供器件所需的电压，当电源噪声高或系统电源电压不是5 V或3 V时，这种电源方案特别有用。

双极性操作

虽然AD5660专为单电源供电设计，但通过特定电路可以实现双极性输出范围，如实现±5 V的输出电压范围。

过程控制

可作为隔离、可编程4 mA至20 mA过程控制器，在许多过程控制系统应用中发挥重要作用。

与电流隔离接口配合使用

在工业环境的过程控制应用中，可使用ADuM1300 3通道数字隔离器提供所需的隔离，同时电源也需要通过变压器进行隔离。

总结

AD5620/AD5640/AD5660系列单通道DAC以其高精度、低功耗、多种封装形式和丰富的功能，为电子工程师在设计过程中提供了一个理想的选择。无论是在精度要求较高的工业控制领域，还是对功耗敏感的便携式设备中，它们都能展现出卓越的性能。你在实际应用中是否使用过类似的DAC产品呢？你对它们的性能和应用有什么独特的见解吗？欢迎在评论区分享你的经验和想法。