特征

•2.7V至5.5V電源操作

•50MHz串行接口

•10MHz倍頻帶寬

•±15V參考輸入

•低故障能量：5nV-s

•擴展溫度范圍：-40°C至+125°C

•10導聯MSOP包

•12位單調

•四象限乘法

•帶斷電檢測的上電復位

•菊花鏈模式

•回讀功能

•行業標準引腳配置

應用

•便攜式電池供電儀器

•波形發生器

•模擬處理

•可編程放大器和衰減器

•數字控制校準

•可編程濾波器和振蕩器

•復合視頻

•超聲波

說明

DAC7811是一個CMOS，12位，電流輸出數模轉換器（DAC）。該設備的工作電壓從2.7V到5.5V，適合電池供電和許多其他應用。

此DAC使用與SPI兼容的雙緩沖3線串行接口™，QSPI™,MICROWIRE™，以及大多數DSP接口標準。此外，當使用多個設備時，串行數據輸出引腳（SDO）允許菊花鏈。數據回讀允許用戶通過SDO引腳讀取DAC寄存器的內容。通電時，內部移位寄存器和鎖存器填充零，DAC輸出處于零刻度。

DAC7811具有優良的4象限乘法特性，具有10MHz的大信號倍頻帶寬。施加的外部參考輸入電壓（VREF）決定滿標度輸出電流。集成反饋電阻（RFB）提供溫度跟蹤和滿標度電壓輸出時，結合外部電流電壓精密放大器。

DAC7811采用10導聯MSOP封裝。

典型特性：VDD=+5V

TA=+25°C時，除非另有說明。

典型特性：VDD=+2.7V

TA=+25°C時，除非另有說明。

操作理論

DAC7811是一個單通道，電流輸出，12位數模轉換器（DAC）。該體系結構，如圖25所示，是一個R-2R梯形圖配置，其中有三個MSB分段。梯形圖的每個2R支腿要么切換到IOUT1或IOUT2端子。DAC的IOUT1端子通過使用外部I/V轉換器運算放大器保持在虛擬GND電位。R-2R梯形圖連接到確定DAC滿標度電流的外部參考輸入VREF。R-2R梯形圖對10kΩ±20%的外部參考提供了與代碼無關的負載阻抗。外部參考電壓可以在-15V到+15V的范圍內變化，從而提供雙極性輸入電流操作。通過使用外部I/V轉換器和DAC7811 RFB電阻器，可以生成–VREF到VREF的輸出電壓范圍。

當使用外部I/V轉換器和DAC7811 RFB電阻器時，DAC輸出電壓由方程式1給出：

確定各支腿的位置或代碼。因為觀察IOUT1終端的DAC輸出阻抗隨著代碼的變化而變化，外部I/V轉換器的噪聲增益也會改變。因此，外部I/V轉換器運算放大器必須具有足夠低的偏移電壓，以使放大器偏移不受DAC IOUT1終端阻抗變化的調制。由于偏移調制與DAC碼相比，具有大偏移電壓的外部運算放大器會在DAC7811的傳輸函數中產生INL誤差。

為了獲得DAC7811的最佳線性性能，建議使用低偏移電壓運算放大器（如OPA277）（見圖26）。該電路允許VREF從-10V擺動到+10V。

（1）、 ↓–負邏輯轉換，默認CLK模式；↑+正邏輯轉換；X=不在乎。

串行接口

DAC7811具有3線串行接口（SYNC、SCLK和SDIN），與SPI、QSPI和微線接口標準以及大多數數字信號處理器（DSP）設備兼容。有關典型寫入順序的示例，請參閱串行寫入操作時序圖（圖28）。寫入順序從同步線的低電平開始。來自DIN線的數據被時鐘送入SCLK下降沿的16位移位寄存器。串行時鐘頻率可高達50MHz，使DAC7811與高速DSP兼容。SDIN和SCLK輸入緩沖區在同步較高時關閉，這將使數字接口的功耗最小化。同步變低后，數字接口將響應SDIN和SCLK輸入信號，數據現在可以轉移到設備中。如果在同步變低后，但在第一個活動時鐘邊緣之前出現非活動時鐘邊緣，則將忽略它。如果正在使用SDO引腳，則同步必須保持在低位，直到第16個活動時鐘邊緣之后的非活動時鐘邊緣之后。

輸入移位寄存器

輸入移位寄存器的寬度為16位，如圖27所示。四個MSB是控制位C3–C0；這些位決定在菊花鏈模式下的同步上升沿或獨立模式下的第16個活動時鐘邊緣執行哪個功能。剩下的12位是數據位。在加載和更新命令（C3–C0=0001）中，這12個數據位將被傳輸到DAC寄存器；否則，它們將不起作用。

同步中斷（獨立模式）

在正常的寫入序列中，同步線在SCLK的至少16個下降沿保持在低位，并且DAC在第16個下降沿被更新。但是，如果SYNC在第16個下降沿之前處于高位，這將作為寫入序列的中斷。移位寄存器復位，寫入序列被視為無效。DAC寄存器內容的更新和操作模式的改變都不會發生。

菊花鏈

DAC7811以菊花鏈模式通電，當兩個或多個設備串聯連接時，必須使用菊花鏈模式。當第一個設備的SDO輸出連接到下一個設備的SDIN輸入時，SCLK和SYNC信號在所有設備上共享，以此類推。在此配置中，鏈中的每個DAC7811需要16個SCLK周期。請參考圖28的時序圖。

對于菊花鏈配置中的n個設備，需要16n個SCLK周期來移動整個輸入數據流。在下降同步后接收到16n個活動SCLK邊緣后，數據流變得完整，同步可以提高到高水平以同時更新n個設備。

當同步被調高時，每個設備將執行其輸入移位寄存器中由四個DAC控制位C3-C0定義的功能。例如，鏈中要用新數據更新的每個DAC的C3-C0必須為0001，而鏈中內容保持不變的每個DAC的C3-C0必須為0000。

當同步信號保持較低時，可首先發送包含確切SCLK周期數的連續流，然后在稍后提高同步。在同步上升沿之前什么都不會發生，然后鏈中的每個DAC7811將執行其輸入移位寄存器中由四個DAC控制位C3-C0定義的功能。

控制位C3到C0

控制位C3到C0允許控制DAC的各種功能；見表2。DAC通電時的默認設置如下：時鐘下降時，數據時鐘進入移位寄存器；菊花鏈模式被啟用。設備通電時，將零刻度加載到DAC寄存器和IOUT線路中。DAC控制位允許用戶作為初始化序列的一部分來調整某些特性；例如，菊花鏈在不使用的情況下可能被禁用，活動時鐘邊緣可以被改變為上升沿，并且DAC輸出可以被清除到零或中刻度。用戶還可以發起DAC寄存器內容的回讀以進行驗證。

申請信息

穩定電路

對于電流-電壓設計（見圖29），DAC7811電流輸出（IOUT）和與運算放大器逆變節點的連接應盡可能短，并符合正確的印刷電路板（PCB）布局設計實踐。對于每個代碼更改，都有一個步驟函數。如果運算放大器的增益帶寬積（GBP）有限，并且反向節點的寄生電容過大，則增益峰值是可能的。因此，為了電路的穩定性，可以在設計中添加補償電容器C1（1pF到5pF，典型值），如圖29所示。

放大器選擇

對于乘法數模轉換器（MDAC）而言，選擇合適的運算放大器有許多選擇，也有許多不同之處。利用MDAC產生模擬信號是一個關鍵的方面。然而，也有其他問題需要考慮，如放大器噪聲，輸入偏置電流，偏置電壓，以及MDAC分辨率和故障能量。表3和表4給出了一些適合于低功耗、快速穩定和高速應用的運算放大器。

正電壓輸出電路

如圖30所示，為了產生正電壓輸出，將負參考輸入到DAC7811。由于電阻公差誤差，建議采用這種設計，而不是使用反向放大器來反轉輸出。對于負參考，參考電壓的VOUT和GND電平移到虛擬接地，并通過運算放大器向DAC7811提供-2.5V輸入。

雙極輸出段

DAC7811作為一個2象限乘法DAC，可以用來產生單極輸出。滿標度輸出IOUT的極性與VREF下的輸入參考電壓相反。

有些應用需要完整的4象限倍增能力或雙極輸出擺動。如圖31所示，外部運算放大器U3被添加為求和放大器，其增益為2X，將輸出范圍擴大到5V。通過使用基準電壓偏移量U3的2.5V來實現4象限乘法電路。根據方程式2中給出的電路傳輸方程，從代碼0到滿標度的輸入數據（D）產生的輸出電壓為VOUT=–2.5V到VOUT=+2.5V。

外電阻失配是圖31中的重要錯誤。

可編程電流源電路

DAC7811可以集成到圖32中的電路中，以實現改進的吼叫電流泵，用于精確的電壓-電流轉換。電路具有雙向電流和高電壓合規性。對于匹配的電阻網絡，電路的負載電流如等式3所示：

公式3中R3的值可以減小以增加U3的輸出電流驅動。U3可在兩個方向上驅動±20mA，電壓合規性由U3電源限制為15V。根據方程4，不建議由于輸出阻抗ZO的變化而消除電路中的電路補償電容器C1：

如等式4所示，在匹配電阻的情況下，ZO是無窮大的，并且電路最適合用作電流源。然而，如果使用不匹配的電阻，則ZO為正或負，負輸出阻抗是振蕩的潛在原因。因此，通過將C1合并到電路中，可以消除可能的振蕩問題。對于關鍵應用，可以確定C1的值；但是對于大多數應用，建議使用幾個pF的值。

交叉引用

DAC7811有一個行業標準的引腳。表5提供了交叉引用信息。

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