AD664：高性能12位四通道DAC的深度解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）是連接數(shù)字世界和模擬世界的橋梁，其性能直接影響著整個系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。今天，我們就來深入探討Analog Devices公司的AD664，一款集成了四個12位電壓輸出DAC的單芯片解決方案。

文件下載：AD664.pdf

產(chǎn)品概述

AD664是一款單芯片上集成了四個完整的12位電壓輸出DAC的器件。它具有雙緩沖輸入鎖存結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)回讀功能，所有的DAC讀寫操作都通過一個與微處理器兼容的輸入/輸出（I/O）端口完成。該I/O端口支持4位、8位或12位并行字，方便與各種微處理器進行接口。此外，它還提供了復(fù)位到零控制引腳，可將所有DAC輸出同時復(fù)位到零。

產(chǎn)品特性亮點

1. 高集成度：在單個芯片上提供四個電壓輸出DAC，實現(xiàn)了12位DAC功能的最高密度。
2. 靈活的輸出范圍：每個DAC的輸出范圍都可以完全獨立編程。
3. 數(shù)據(jù)回讀功能：允許驗證內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容。
4. 異步復(fù)位控制：可將所有DAC輸出返回到0V。
5. 出色的匹配性能：DAC之間的匹配性能經(jīng)過指定和測試。
6. 低線性誤差：在室溫下線性誤差為1/2 LSB，K、B和T等級的最大線性誤差為3/4 LSB。
7. 單調(diào)性保證：在整個工作溫度范圍內(nèi)保證DAC性能單調(diào)。
8. 三態(tài)輸出：回讀緩沖器具有三態(tài)輸出。
9. 乘法模式操作：支持使用固定、可變、正或負的外部參考。
10. 軍工級版本：提供符合MIL - STD - 883標(biāo)準的版本。

技術(shù)規(guī)格

電氣特性

在典型工作條件下（(V{LL}=+5V)，(V{CC}=+15V)，(V{EE}=-15V)，(V{REF}=+10V)，(T{A}=+25^{circ}C)），AD664的各項電氣參數(shù)表現(xiàn)出色。例如，分辨率為12位，單極性（UNI）版本的電壓范圍為0到(V{CC}-2.02V)，雙極性（BIP）版本的電壓范圍為(V{EE}+2.02V)到(V{CC}-2.02V)，輸出電流為5mA，負載電阻為2kΩ，負載電容最大為500pF，短路電流最大為40mA。

絕對最大額定值

為了確保器件的安全使用，需要注意其絕對最大額定值。例如，(V{LL})到DGND的電壓范圍為0V到7V，(V{CC})到DGND的電壓范圍為0V到18V，(V_{EE})到DGND的電壓范圍為 - 18V到0V，焊接溫度為300°C，持續(xù)時間為10秒，功耗最大為1000mW等。

工作原理

44引腳版本和44端子版本

這些版本的每個DAC都具有靈活性、準確性和良好的動態(tài)性能。采用R/2R結(jié)構(gòu)，由激光微調(diào)的薄膜電阻制成，可實現(xiàn)1/2 LSB的線性度和保證的單調(diào)性。輸出放大器結(jié)合了雙極（BIP）和金屬 - 氧化物半導(dǎo)體（MOS）器件的最佳特性，實現(xiàn)了良好的動態(tài)性能和低偏移。建立時間小于10μs，每個輸出可以驅(qū)動5mA、500pF的負載。

28引腳版本

28引腳版本是44引腳版本的簡化版本，功能有所減少。數(shù)據(jù)只能以12位字進行讀寫，輸出范圍和模式選擇功能不可用，透明模式也不支持。

模擬電路設(shè)計考慮

接地建議

AD664有模擬和數(shù)字接地引腳。模擬接地引腳是器件的高質(zhì)量接地參考點，內(nèi)部設(shè)計使得模擬接地電流較低，簡化了接地電流管理和相關(guān)感應(yīng)電壓降的問題。模擬和數(shù)字接地在系統(tǒng)中一點連接，若可能斷開連接，可在模擬和數(shù)字接地引腳之間連接兩個二極管以限制最大接地電壓差。

電源和去耦

AD664需要三個電源才能正常工作。(V{LL})為器件的邏輯部分供電，需要5V；(V{CC})和(V_{EE})為電路的其余部分供電，分別需要 + 12V到 + 15V和 - 12V到 - 15V。所有電源引腳都需要使用去耦電容，旁路電容應(yīng)盡可能靠近封裝引腳。

參考輸入驅(qū)動

AD664的參考輸入阻抗最低可達1.3kΩ，外部參考電壓必須能夠提供高達7.7mA的負載電流。合適的參考源包括5V的AD586和10V的AD587。

輸出考慮

每個DAC輸出可以向外部負載提供或吸收5mA的電流，短路保護將負載電流限制在最大40mA。負載電容最大可達500pF，對穩(wěn)定性無影響。當(dāng)需要額外的輸出電流時，可以在輸出回路中插入電流放大元件，而不犧牲精度。

數(shù)字接口

AD664通過高速數(shù)字端口提供多種操作模式。板載寄存器用于編程和存儲DAC輸入代碼和DAC操作模式數(shù)據(jù)，所有寄存器都是雙緩沖的，允許同時更新所有輸出。寄存器數(shù)據(jù)可以回讀以驗證其內(nèi)容，數(shù)字端口還支持透明操作。

應(yīng)用案例

自動測試設(shè)備（ATE）

在ATE系統(tǒng)中，AD664可以為每個測試引腳提供四個獨立的輸出電壓，用于設(shè)置數(shù)字輸出電平或提供參考電平。其低功耗要求（低于500mW）減輕了電源和冷卻負擔(dān)，較小的電路板面積實現(xiàn)了高功能密度。

X軸和Y軸繪圖儀

在繪圖儀中，兩個DAC用于X通道驅(qū)動，兩個用于Y通道驅(qū)動，每個通道提供粗調(diào)和微調(diào)控制，提高了分辨率。利用AD664的復(fù)位和透明功能可以方便地將繪圖筆歸位，通過軟件可編程增益設(shè)置和改變參考電壓可以實現(xiàn)繪圖縮放。

與微處理器的接口

AD664可以方便地與各種流行的微處理器接口，如MC6801、8051、IBM PC和MC68000等。通過不同的接口方案，可以實現(xiàn)對AD664的靈活控制和數(shù)據(jù)傳輸。

總結(jié)

AD664以其高集成度、靈活的輸出范圍、出色的性能和豐富的功能，成為了電子工程師在設(shè)計中值得信賴的選擇。無論是在自動測試設(shè)備、繪圖儀還是其他應(yīng)用領(lǐng)域，AD664都能發(fā)揮其優(yōu)勢，為系統(tǒng)提供高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換解決方案。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇器件版本和接口方案，以充分發(fā)揮AD664的性能。你在使用類似DAC器件時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。