3V串行輸入微功耗10位和12位DACs AD7390/AD7391：低功耗設(shè)計的理想之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，對于低功耗、高性能的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）的需求日益增長。AD7390/AD7391作為Analog Devices推出的3V串行輸入微功耗10位和12位DAC，憑借其出色的性能和豐富的特性，成為了眾多應(yīng)用的理想選擇。

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產(chǎn)品概述

AD7390/AD7391是一組引腳兼容的12位/10位數(shù)字 - 模擬轉(zhuǎn)換器，專為單電源3V系統(tǒng)設(shè)計，使用CBCMOS工藝制造。該系列產(chǎn)品具有微功耗（小于100μA）、單電源（2.7V至5.5V）操作的特點，有緊湊的1.75mm高度SO - 8封裝和1.1mm高度TSSOP - 8封裝可供選擇。其中，AD7390為12位分辨率，AD7391為10位分辨率，并且支持SPI和QSPI串行接口，輸入采用施密特觸發(fā)器。

關(guān)鍵特性

低功耗與寬電源范圍

微功耗設(shè)計使得AD7390/AD7391在電池供電應(yīng)用中表現(xiàn)出色，工作電流小于100μA。同時，其電源電壓范圍為2.7V至5.5V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境，這為設(shè)計帶來了極大的靈活性。

高分辨率與精度

AD7390提供12位分辨率，AD7391提供10位分辨率，能夠滿足不同應(yīng)用對精度的要求。在靜態(tài)性能方面，相對精度（INL）在不同溫度下有嚴格的指標控制，確保了輸出的準確性。

豐富的接口與功能

SPI和QSPI串行接口兼容施密特觸發(fā)器輸入，使得該系列產(chǎn)品能夠方便地與微控制器等設(shè)備進行通信。此外，CLR輸入可在電源開啟或用戶需求時將輸出設(shè)置為零刻度，這在系統(tǒng)復位或故障恢復時非常有用。

電氣特性

靜態(tài)性能

• 分辨率：AD7390為12位，AD7391為10位。
• 相對精度（INL）：在不同溫度條件下，INL有不同的最大值，確保了在各種環(huán)境下的線性度。
• 微分非線性（DNL）：保證了輸出的單調(diào)性，減少了量化誤差。

參考輸入

參考輸入具有恒定的輸入電阻，可接受從地到正電源電壓(V_{DD})的輸入電壓，這使得其能夠靈活配置輸出電壓范圍。

模擬輸出

輸出電流能力和電容負載驅(qū)動能力都有明確的指標，能夠滿足不同負載的需求。

接口時序

詳細規(guī)定了時鐘寬度、負載脈沖寬度等時序參數(shù)，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和穩(wěn)定性。

交流特性

輸出擺率、建立時間等參數(shù)保證了信號轉(zhuǎn)換的速度和精度。

應(yīng)用領(lǐng)域

汽車領(lǐng)域

可提供0.5V至4.5V的輸出跨度電壓，適用于汽車電子中的各種控制和監(jiān)測系統(tǒng)。

便攜式通信

低功耗特性使其非常適合便攜式通信設(shè)備，延長了電池續(xù)航時間。

數(shù)字控制校準

在需要精確校準的系統(tǒng)中，AD7390/AD7391能夠提供可靠的數(shù)字控制校準功能。

工作原理

D/A轉(zhuǎn)換器部分

電壓切換的R - 2R DAC根據(jù)外部參考電壓和加載到DAC寄存器的十進制數(shù)據(jù)字生成輸出電壓。對于10位的AD7391和12位的AD7390，分別有相應(yīng)的輸出電壓計算公式。

放大器部分

內(nèi)部DAC的輸出由低功耗精密放大器緩沖，具有典型的60μs建立時間至滿量程的0.1%。放大器的軌到軌輸出級能夠在接近電源電壓的情況下提供精確的性能。

參考輸入

參考輸入的恒定輸入電阻減少了外部參考電壓源上的毛刺，高輸入電阻（2MΩ）最小化了功耗。

電源供應(yīng)

采用CBCMOS工藝優(yōu)化電路設(shè)計，實現(xiàn)了極低的功耗。軌到軌輸出放大器使得電源電壓范圍寬，從2.7V到5.5V都能正常工作。

電源旁路和接地

為了保證DAC的精度，需要良好的電源濾波。建議使用LC濾波器和單獨的電源和接地連接，同時進行本地電源旁路，使用10μF鉭電解電容和0.1μF陶瓷電容并聯(lián)。

輸入邏輯電平

數(shù)字輸入采用齊納型ESD保護結(jié)構(gòu)，允許邏輯輸入電壓超過(V_{DD})電源電壓。施密特觸發(fā)器設(shè)計減少了輸入緩沖器的電流消耗，防止了邏輯轉(zhuǎn)換時的誤觸發(fā)。

數(shù)字接口

采用雙緩沖串行數(shù)據(jù)輸入，串行輸入寄存器與DAC寄存器分離，可在不干擾當前DAC值的情況下預加載新數(shù)據(jù)。通過SDI、CLK和LD引腳控制數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)以MSB優(yōu)先的格式輸入。

復位（CLR）引腳

將CLR引腳置低可將DAC寄存器設(shè)置為全零，輸出電壓為零。該功能在電源上電或電源中斷后非常有用，可使系統(tǒng)恢復到已知狀態(tài)。

輸出操作模式

單極性輸出操作

AD7390可驅(qū)動低至5kΩ并聯(lián)100pF的負載，通過外部參考和電源供應(yīng)或單個專用調(diào)節(jié)器或參考進行配置。

雙極性輸出操作

AD7391的輸出可輕松配置為雙極性操作，使用OP196放大器，通過470kΩ電阻實現(xiàn)差分放大，輸出跨度為±5V。

與微計算機接口

AD7390/AD7391的串行數(shù)據(jù)輸入可輕松與各種單芯片微計算機接口。對于AD7390，需要12位數(shù)據(jù)加載；對于AD7391，需要10位數(shù)據(jù)加載。如果傳輸?shù)奈粩?shù)超過所需位數(shù)，多余的高位將被忽略。

封裝與訂購信息

AD7390/AD7391提供多種封裝選項，包括8引腳P - DIP、8引腳SOIC和8引腳TSSOP，適用于不同的應(yīng)用場景。同時，不同的型號對應(yīng)不同的溫度范圍和包裝數(shù)量，方便用戶根據(jù)需求選擇。

AD7390/AD7391以其低功耗、高分辨率、豐富的功能和良好的性能，為電子工程師在設(shè)計低功耗、高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)時提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理選擇和使用該系列產(chǎn)品，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。你在使用這類DAC時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？不妨在評論區(qū)分享一下。