MAX5234/MAX5235：單電源 3V/5V 雙路 12 位精密 DAC 的詳細解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是連接數(shù)字世界和模擬世界的關(guān)鍵橋梁。MAX5234/MAX5235 作為 Maxim 推出的單電源 3V/5V、電壓輸出、雙路、精密 12 位 DAC，具有眾多卓越特性，能滿足多種應用場景的需求。

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一、基本信息與訂購指南

如果您想了解 MAX5234/MAX5235 的價格、交貨期和訂購信息，可致電 1 - 888 - 629 - 4642 聯(lián)系 Maxim/Dallas Direct，或者訪問其官網(wǎng) www.maxim - ic.com。

在訂購時，有不同型號可供選擇，它們的工業(yè)溫度范圍均為 -40°C 至 +85°C，采用 10 引腳的 μMAX 封裝，但積分非線性（INL）有所不同。例如，MAX5234AEUB 和 MAX5235AEUB 的 INL 為 ±0.5LSB，而 MAX5234BEUB 和 MAX5235BEUB 的 INL 為 ±1LSB，您可以根據(jù)精度要求進行選擇。

二、產(chǎn)品特性亮點

（一）低功耗表現(xiàn)出色

• MAX5234 在 3V 單電源下工作時，正常功耗電流僅 325μA，全功率關(guān)斷模式下更是低至 0.4μA。
• MAX5235 在 5V 單電源下，正常功耗電流為 360μA。這樣的低功耗特性使得它們在對功耗要求嚴格的應用場景中表現(xiàn)優(yōu)異。

（二）接口兼容性良好

具備 13.5MHz 的三線串行接口，與 SPI?、QSPI? 和 MICROWIRE? 兼容，方便與各種微控制器和數(shù)字系統(tǒng)進行連接，簡化了設(shè)計過程。

（三）輸出性能優(yōu)越

• 輸出緩沖器支持 Rail - to - Rail? 擺幅，內(nèi)部增益放大器能最大化 DAC 輸出的動態(tài)范圍。
• 保證最大 1/2LSB 的積分非線性（INL），差分非線性（DNL）為 ±1LSB，確保了高精度的輸出。

（四）多種工作模式可選

可編程的關(guān)機模式，可選擇 1kΩ 或 200kΩ 的內(nèi)部負載，滿足不同的應用需求。上電復位時，寄存器和 DAC 能清零，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（五）封裝小巧

采用節(jié)省空間的 10 引腳 μMAX 封裝，適合對 PCB 空間要求較高的設(shè)計。

三、電氣特性詳解

（一）靜態(tài)性能

• 分辨率：均為 12 位，能提供較高的轉(zhuǎn)換精度。
• 積分非線性（INL）：不同型號有所差異，MAX5234A 和 MAX5235A 為 ±0.5LSB，MAX5234B 和 MAX5235B 為 ±1LSB。
• 差分非線性（DNL）：均為 ±1LSB，保證了無漏碼和單調(diào)性。
• 偏移誤差：約為 ±5mV，可通過微調(diào)進行補償。
• 增益誤差：MAX5234 為 ±6LSB，MAX5235 為 ±3LSB。

（二）參考輸入特性

• 參考輸入范圍：MAX5234 為 0.25V 至 1.5V，MAX5235 為 0.25V 至 2.6V。
• 參考輸入電阻：代碼為 555 十六進制和 AAA 十六進制時，最小值為 28kΩ 至 37kΩ。
• 關(guān)斷時參考電流：約為 ±1μA。

（三）動態(tài)性能

• 電壓輸出擺率：約為 0.6V/μs，能快速響應輸入信號的變化。
• 電壓輸出建立時間：在特定條件下，達到 ±0.5LSB 的誤差范圍內(nèi)，MAX5234 和 MAX5235 分別約為 60μs 和 70μs。

（四）電源特性

• 電源電壓：MAX5234 為 2.7V 至 3.6V，MAX5235 為 4.5V 至 5.5V。
• 電源電流：正常工作時有所不同，關(guān)斷和關(guān)機模式下電流大幅降低，進一步體現(xiàn)了低功耗特性。

四、引腳配置與功能

五、工作原理與詳細描述

（一）工作原理

MAX5234/MAX5235 通過三線串行接口接收 16 位數(shù)據(jù)，其中包括 3 個控制位、12 個數(shù)據(jù)位和 1 個子位。數(shù)據(jù)先進入 16 位的數(shù)據(jù)輸入/輸出移位寄存器，再進入輸入寄存器和 DAC 寄存器。通過內(nèi)部精密修整的電阻產(chǎn)生 1.6384V/V 的增益，利用反相的 Rail - to - Rail 梯形網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)字輸入代碼轉(zhuǎn)換為成比例的模擬輸出電壓。

（二）外部參考

參考輸入可接受 AC 和 DC 值，電壓范圍根據(jù)型號不同有所差異。輸出電壓由公式 (V{OUT }=left(V{REF } × NB / 4096right) × 1.6384 V) 確定，其中 NB 是 DAC 二進制輸入代碼的數(shù)值（0 至 4095），VREF_ 是參考電壓。

（三）輸出放大器

輸出放大器內(nèi)部電阻提供 1.6384V/V 的增益，能有效減小增益誤差。典型的擺率為 0.6V/μs，在 5kΩ 并聯(lián) 100pF 的負載下，能在 10μs 內(nèi)穩(wěn)定到 1/2LSB。通過串行接口可設(shè)置放大器的關(guān)機輸出阻抗為 1kΩ 或 200kΩ。

（四）串行接口

三線串行接口與 SPI、QSPI 和 MICROWIRE 兼容，可實現(xiàn)對 DAC 操作的完全控制。通過控制位和 D11 - D8 可決定更新哪些寄存器以及關(guān)機后的寄存器狀態(tài)，最大時鐘頻率為 13.5MHz。

（五）關(guān)斷和關(guān)機模式

可通過串行接口命令將一個或兩個 DAC 置于關(guān)機模式，每個 DAC 的關(guān)機模式相互獨立。關(guān)機時，放大器輸出變?yōu)楦咦杩梗琌UT_ 可通過 200kΩ 或 1kΩ 的電阻接地。從不同模式喚醒時，需要一定的穩(wěn)定時間，以確保輸出穩(wěn)定。

（六）負載 DAC 輸入（LDAC）

斷言 LDAC 可異步地將 DAC 寄存器從其對應的輸入寄存器加載數(shù)據(jù)，但已關(guān)閉的 DAC 保持關(guān)閉狀態(tài)。LDAC 輸入完全異步，不需要 CS、SCLK 或 DIN 有任何操作即可生效。

六、應用場景及案例分析

（一）工業(yè)過程控制

在工業(yè)自動化生產(chǎn)線上，需要對各種參數(shù)進行精確控制。MAX5234/MAX5235 憑借其高精度和低功耗特性，可用于控制電機的轉(zhuǎn)速、閥門的開度等，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和準確性。

（二）自動測試設(shè)備

在電子設(shè)備的測試過程中，需要精確的模擬信號來測試電路的性能。MAX5234/MAX5235 能提供高精度的輸出電壓，滿足測試設(shè)備對信號精度的要求。

（三）數(shù)字偏移和增益調(diào)整

在一些傳感器信號處理電路中，需要對信號進行偏移和增益調(diào)整。通過 MAX5234/MAX5235 可以方便地實現(xiàn)數(shù)字控制的偏移和增益調(diào)整，提高信號處理的精度。

（四）運動控制

在機器人、數(shù)控機床等運動控制系統(tǒng)中，需要精確控制電機的運動。MAX5234/MAX5235 可用于生成控制電機的模擬信號，實現(xiàn)對運動的精確控制。

（五）微處理器控制系統(tǒng)

與各種微處理器配合使用，為系統(tǒng)提供高精度的模擬輸出，擴展微處理器的應用范圍。

七、總結(jié)與思考

MAX5234/MAX5235 作為一款高性能的 12 位雙路 DAC，在低功耗、高精度、接口兼容性等方面表現(xiàn)出色，適用于多種工業(yè)和電子應用場景。在實際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體的應用需求，合理選擇型號和工作模式，同時注意電源、參考電壓等參數(shù)的設(shè)置，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。大家在使用這款 DAC 時，有沒有遇到過一些特殊的問題或者有什么獨特的應用案例呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。