AD5313/AD5323：高性能雙路DAC的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是連接數(shù)字世界與模擬世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們就來(lái)深入了解一下Analog Devices公司推出的AD5313/AD5323，這兩款雙路、10/12位緩沖電壓輸出DAC，它們?cè)诒姸鄳?yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了卓越的性能。

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一、產(chǎn)品概述

AD5313/AD5323采用16引腳TSSOP封裝，工作于2.5V至5.5V單電源，在3V時(shí)功耗僅為230μA。其片上輸出放大器可實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出擺幅，壓擺率達(dá)0.7V/μs。它們利用通用的3線串行接口，時(shí)鐘速率最高可達(dá)30MHz，兼容SPI、QSPI?、MICROWIRE?和DSP接口標(biāo)準(zhǔn)。

二、產(chǎn)品特性

（一）高精度與高分辨率

• 分辨率：AD5313為10位，AD5323為12位，能滿足不同精度需求。
• 相對(duì)精度：AD5313的A版本INL為±4 LSB，B版本為±2 LSB；AD5323的A版本INL為±16 LSB，B版本為±8 LSB。
• 微分非線性（DNL）：兩款器件均保證在所有代碼范圍內(nèi)單調(diào)，AD5313的DNL為±0.05至±0.5 LSB，AD5323為±0.2至±1 LSB。

（二）低功耗設(shè)計(jì)

• 正常工作功耗：在5V電源下為1.5mW，3V時(shí)為0.7mW。
• 掉電模式：可將電流消耗降至5V時(shí)200nA，3V時(shí)50nA，還能在掉電模式下提供軟件可選輸出負(fù)載。

（三）靈活的參考輸入

每個(gè)DAC都有獨(dú)立的參考輸入引腳，可配置為緩沖或非緩沖輸入。緩沖輸入對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓源呈現(xiàn)高阻抗；非緩沖模式下，參考電壓范圍可從GND到(V_{DD})。

（四）多種功能特性

• 上電復(fù)位：確保DAC輸出上電至0V，直到對(duì)器件進(jìn)行有效寫(xiě)入。
• 異步清零：通過(guò)CLR引腳可將兩個(gè)DAC清零至0V。
• 同步更新：利用LDAC引腳可同時(shí)更新兩個(gè)DAC的輸出。
• 菊花鏈模式：使用SDO引腳可實(shí)現(xiàn)多個(gè)器件的菊花鏈連接，方便系統(tǒng)擴(kuò)展。

三、工作原理

（一）數(shù)模轉(zhuǎn)換架構(gòu)

每個(gè)DAC通道由參考緩沖器、電阻串DAC和輸出緩沖放大器組成。參考電壓由VREFx引腳提供，理想輸出電壓公式為(V{OUT }=frac{V{R E F} × D}{2^{N}})，其中D為二進(jìn)制代碼的十進(jìn)制等效值，N為DAC分辨率。

（二）電阻串結(jié)構(gòu)

電阻串由一系列阻值為R的電阻組成，數(shù)字代碼決定從電阻串的哪個(gè)節(jié)點(diǎn)提取電壓輸入到輸出放大器，保證了單調(diào)性。

（三）參考輸入配置

參考輸入可通過(guò)BUF A和BUF B引腳控制為緩沖或非緩沖模式。緩沖模式下輸入阻抗高；非緩沖模式下參考電壓范圍更寬。

（四）輸出放大器

輸出緩沖放大器能產(chǎn)生接近電源軌1mV的輸出電壓，輸出范圍為0.001V至(V{DD}-0.001V)，可驅(qū)動(dòng)2kΩ與500pF并聯(lián)的負(fù)載至GND和(V{DD})，壓擺率為0.7V/μs。

四、接口與控制

（一）串行接口

采用3線串行接口，時(shí)鐘速率最高30MHz，兼容多種標(biāo)準(zhǔn)。輸入移位寄存器為16位，包含4位控制位和10/12位DAC數(shù)據(jù)。SYNC輸入作為幀同步信號(hào)和芯片使能，數(shù)據(jù)在SYNC為低時(shí)傳輸。

（二）雙緩沖接口

由輸入寄存器和DAC寄存器組成，LDAC功能控制對(duì)DAC寄存器的訪問(wèn)。當(dāng)LDAC為高時(shí)，DAC寄存器鎖存；LDAC為低時(shí)，輸入寄存器內(nèi)容傳輸?shù)紻AC寄存器，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)DAC輸出的同步更新。

（三）掉電模式

通過(guò)控制字的PD1和PD0位選擇三種掉電模式：1kΩ負(fù)載接地、100kΩ負(fù)載接地、高阻抗輸出。掉電時(shí)，偏置發(fā)生器、輸出放大器等線性電路關(guān)閉，但寄存器內(nèi)容不受影響。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

（一）便攜式電池供電儀器

低功耗特性使其非常適合便攜式設(shè)備，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

（二）數(shù)字增益和偏移調(diào)整

可精確調(diào)整增益和偏移，提高系統(tǒng)性能。

（三）可編程電壓和電流源

為系統(tǒng)提供可編程的電壓和電流輸出。

（四）可編程衰減器

實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可編程衰減。

六、應(yīng)用電路示例

（一）典型應(yīng)用電路

可使用多種參考電壓，若參考輸入配置為非緩沖模式，可在0V至(V_{DD})參考范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全一象限乘法功能。

（二）雙極性操作

通過(guò)特定電路可實(shí)現(xiàn)雙極性輸出，輸出電壓范圍可達(dá)(-5V < V_{OUT } < +5V)。

（三）光隔離接口

利用光隔離器可將AD5313/AD5323與控制器隔離，適用于過(guò)程控制和工業(yè)應(yīng)用。

（四）多器件解碼

通過(guò)SYNC引腳可對(duì)多個(gè)DAC進(jìn)行解碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)通道的訪問(wèn)。

（五）數(shù)字可編程窗口檢測(cè)器

利用兩個(gè)DAC設(shè)置上下限，檢測(cè)輸入信號(hào)是否在設(shè)定窗口內(nèi)。

（六）粗調(diào)和微調(diào)

將兩個(gè)DAC配對(duì)使用，實(shí)現(xiàn)粗調(diào)和微調(diào)功能。

（七）菊花鏈模式

用于更新串行連接的設(shè)備或讀取DAC內(nèi)容進(jìn)行診斷，通過(guò)SDO引腳實(shí)現(xiàn)多個(gè)器件的菊花鏈連接。

七、注意事項(xiàng)

（一）電源旁路和接地

為確保性能，需注意電源和接地布局。模擬和數(shù)字部分應(yīng)分開(kāi)，采用單點(diǎn)接地，電源引腳附近應(yīng)提供充足的旁路電容。

（二）ESD防護(hù)

該器件對(duì)靜電放電（ESD）敏感，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)腅SD防護(hù)措施，避免性能下降或功能喪失。

AD5313/AD5323以其高精度、低功耗、靈活的接口和豐富的功能特性，為電子工程師在各種應(yīng)用場(chǎng)景中提供了一個(gè)優(yōu)秀的數(shù)模轉(zhuǎn)換解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)根據(jù)具體需求合理選擇和使用該器件，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。你在使用類似DAC器件時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。