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竞彩足球比分8.17:AD5627R/AD5647R/AD5667R, AD5627/AD5667是低功耗、雙位、12位、14位和16位緩沖電壓輸出數模轉換器(DAC)

時間:2019-12-5, 來源:互聯網, 文章類別:元器件知識庫

球探比分即时足球比分竞彩足球比分足彩比分直播 www.fdnax.tw 特征

低功耗、最小管腳兼容、雙納米DAC;AD5627R/AD5647R/AD5667R;12-/14-/16位片上1.25 V/2.5 V,5 ppm/℃基準;AD5627/AD5667;12-/16位;僅外部參考;3 mm x 3 mm LFCSP和10導MSOP;2.7 V至5.5 V電源;設計保證單調性;通電復位至每通道零刻度斷電;硬件LDAC和CLR功能;I2C兼容串行接口支持標準(100 kHz)、快速(400 kHz)和高速(3.4 MHz)模式。

應用

過程控制;數據采集系統;便攜式電池供電儀器;數字增益和偏移調整;可編程電壓電流源;可編程衰減器。

一般說明

nanoDAC系列的AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667是低功耗、雙位、12位、14位和16位緩沖電壓輸出數模轉換器(DAC),具有/不具有片上參考。所有設備從單一的2.7V到5.5V電源運行,通過設計保證單調,并具有與IC兼容的串行接口。

AD5627R/AD5647R/AD5667R具有片上參考。

AD5627RBCPZ、AD5647RBCPZ和AD5667RBCPZ具有1.25 V,5 ppm/℃基準,給出2.5 V的滿標度輸出范圍;AD5627RBRMZ和AD5667RBRMZ有2.5 V,5 ppm/℃基準,給出5 V的滿標度輸出范圍。芯片基準在通電時關閉,允許使用外部基準。通過軟件寫入啟用內部引用。AD5667和AD5627需要外部參考電壓來設置DAC的輸出范圍。

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667包括一個上電復位電路,確保DAC輸出功率高達0v,并保持在那里,直到有效的寫入發生。

該設備包含每通道斷電功能,在5V時將設備的電流消耗降低到480Na,并在斷電模式下提供軟件可選擇的輸出負載。該裝置在正常運行時功耗低,非常適合于便攜式電池操作設備。片上精密輸出放大器實現了軌對軌輸出擺幅。

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667使用2線集成電路兼容串行接口,在標準(100千赫)、快速(400千赫)和高速(3.4兆赫)模式下工作。

術語

相對精度或積分非線性對于DAC,相對精度或積分非線性是在LSBs中通過DAC傳遞函數的端點的直線測量最大偏差。

微分非線性(DNL)

差分非線性是任意兩個相鄰碼的測量變化和理想1lsb變化之間的差值。指定的微分非線性±1 LSB最大值保證了單調性。設計上保證了該DAC的單調性。

零碼錯誤

零代碼錯誤是在將零刻度(0x0000)加載到DAC寄存器時對輸出錯誤的測量。理想情況下,輸出應為0V。由于DAC和輸出放大器中的偏移誤差的組合,DAC的輸出不能低于0V,因此在AD5667R中零碼誤差始終為正。零碼錯誤以毫伏表示。

滿標度誤差

滿標度誤差是將滿標度代碼(0xFFFF)加載到DAC寄存器時輸出誤差的測量。理想情況下,輸出應為V-1 LSB。滿標度誤差以滿標度范圍(FSR)的百分比表示。

增益誤差

增益誤差是DAC跨距誤差的一種度量。它是DAC傳輸特性的斜率與理想值的偏差,用FSR%表示。

零碼誤差漂移

零碼誤差漂移是測量零碼誤差隨溫度的變化以微伏/攝氏度表示。

增益溫度系數

增益溫度系數是測量增益誤差隨溫度變化的一種方法。以百萬分之一FSR/℃表示。

偏移誤差

偏移誤差是在傳遞函數的線性區域中用mV表示的V(實際)和VOUT(理想)之間的差的度量。在AD5667R上測量偏移誤差,并在DAC寄存器中加載代碼512。它可以是消極的,也可以是積極的。

直流電源抑制比(PSRR)DC-PSRR指示DAC的輸出如何受電源電壓變化的影響。PSRR是DAC滿標度輸出的VOUT變化與VDD變化的比率。單位為分貝。VREF保持在2v,VDD變化±10%。

輸出電壓穩定時間

輸出電壓穩定時間是指DAC輸出穩定到規定水平并進行1/4至3/4滿標度輸入變化所需的時間,從停止條件的上升沿開始測量。

數模故障脈沖

數模故障脈沖是當DAC寄存器中的輸入代碼改變狀態時注入模擬輸出的脈沖。它通常被指定為nV-s中的故障區域,當數字輸入碼在主進位轉換(0x7FFF到0x8000)處被1lsb改變時測量。

數字饋通

數字饋通是對從DAC的數字輸入注入DAC的模擬輸出的脈沖的測量,但在DAC輸出未更新時測量。它是在nV-s中指定的,并通過數據總線上的滿標度代碼更改進行測量,即從0到1,反之亦然。

參考饋通

基準饋通是指當DAC輸出未被更新時,DAC輸出處的信號振幅與基準輸入的比值。用分貝表示。

輸出噪聲譜密度

輸出噪聲譜密度是測量內部產生的隨機噪聲。隨機噪聲的特征是譜密度。它是通過將DAC加載到中刻度并在輸出端測量噪聲來測量的。測量單位為nV/√Hz。

直流串擾

直流串擾是一個DAC的輸出電平隨另一個DAC的輸出的變化而發生的直流變化。它是通過一個DAC(或軟電源關閉和通電)的滿標度輸出變化來測量的,同時監視另一個保持在中標度的DAC。用μV表示。

由負載電流變化引起的直流串擾是一種測量一個DAC上負載電流的變化對另一個保持在中刻度的DAC的影響的方法。以微伏/毫安表示。

數字串擾

數字串擾是一個DAC的輸出在中刻度處傳輸的故障脈沖,以響應另一個DAC的輸入寄存器中的滿刻度代碼變化(全0到全1,反之亦然)數模轉換器。它在獨立模式下測量,并以nV-s表示。

模擬串擾

模擬串擾是由于另一個DAC的輸出改變而轉移到一個DAC的輸出的故障脈沖。它的測量方法是加載一個輸入寄存器并進行全范圍的代碼更改(從0到1,反之亦然),然后執行軟件LDAC并監視其數字代碼未更改的DAC的輸出。故障區域用nV-s表示。

DAC到DAC串擾

DAC-to-DAC串擾是由于另一DAC的數字代碼改變和隨后的模擬輸出改變而轉移到一DAC的輸出的故障脈沖。它是通過在LDAC低的情況下加載攻擊通道并進行全范圍的代碼更改(從0到1,反之亦然)來測量的,同時監視處于中尺度的受攻擊通道的輸出。故障能量用nV-s表示。

倍增帶寬

乘法帶寬是DAC內放大器有限帶寬的度量。輸出中會出現參考上的正弦波(將滿標度代碼加載到DAC)。倍頻帶寬是輸出振幅降到低于輸入3db的頻率。

總諧波失真(THD)

THD是理想正弦波和使用DAC的衰減正弦波之間的差別。正弦波用作DAC的參考,THD是DAC輸出諧波的測量。單位為分貝。

操作理論

D/A段

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667 DAC采用CMOS工藝制作。該結構由一個字符串DAC和一個輸出緩沖放大器組成。圖52顯示了DAC架構的框圖。

因為DAC的輸入編碼是直接二進制的,所以使用外部參考時的理想輸出電壓由:

使用內部基準時的理想輸出電壓由:

其中:D是加載到DAC寄存器:AD5627R/AD5627的0到4095(12位)。AD5647R為0到16383(14位)。AD5667R/AD5667的0到65535(16位)。N是DAC分辨率。

電阻串

電阻串如圖53所示。它只是一個電阻串,每個電阻值都是R。加載到DAC寄存器的代碼決定了串上哪個節點的電壓被抽頭進入輸出放大器。通過關閉一個開關將串連接到放大器來切斷電壓。因為它是一串電阻,所以保證單調性。

輸出放大器

輸出緩沖放大器可以在輸出端產生軌對軌電壓,使輸出范圍為0v到VDD。它可以驅動2 kΩ的負載與1000 pF并聯至GND。輸出放大器的源和匯能力如圖33和圖34所示?;刈飾?.8 V/微秒,全程沉降時間為7微秒。

內部參考

AD5627R/AD5647R/AD5667R具有片上參考。沒有R后綴的版本需要外部引用。片上參考在通電時關閉,并通過寫入控制寄存器啟用。有關詳細信息,請參閱內部參考設置部分。封裝在10引線LFCSP封裝中的版本具有1.25 V參考電壓,提供2.5 V的滿標度輸出。這些設備可以在2.7 V至5.5 V的V電源下運行。封裝在10引線MSOP封裝中的版本具有2.5 V參考電壓,提供5 V的滿標度輸出。這些設備可在4.5 V至5.5 V的VDD電源下運行,但具有VDD電源電壓小于5V時,輸出被固定在VDD上。有關型號的完整列表,請參閱訂購指南。與每個設備相關聯的內部參考在VREFOUT引腳上可用。

如果引用輸出驅動外部負載,則需要緩沖區。當使用內部基準時,建議在基準輸出和GND之間放置一個100 nF的電容器,以保持基準穩定性。

外部參照

AD5627/AD5667需要外部參考,該參考應用于VREFIN引腳。AD5627R/AD5647R/AD5667R上的VREFIN引腳允許在應用程序需要時使用外部引用。片上參考的默認條件是通電時關閉。所有設備都可以從一個2.7伏到5.5伏的電源進行操作。

串行接口

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667具有2線IC兼容串行接口(參見22C-總線規范,2.1版,2000年1月,飛利浦提供半導體)。在主設備的控制下,AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667可以作為從設備連接到IC總線。典型寫入序列的時序圖見圖3。

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667支持標準(100 kHz)、快速(400 kHz)和高速(3.4 MHz)數據傳輸模式。高速操作僅適用于部分型號。有關型號的完整列表,請參閱訂購指南。不支持10位尋址和一般呼叫尋址。

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667各有一個7位從機地址。五個msb是00011,兩個lsb(A1,A0)由ADDR地址pin的狀態設置。如表7所示,對ADDR進行硬接線更改的功能允許用戶在一條總線上合并至多三個這樣的設備。

2線串行總線協議操作如下:

1、當SCL高時,SDA線路上發生從高到低的轉換時,主機通過建立啟動條件來啟動數據傳輸。以下字節是地址字節,由7位從地址組成。與發送地址相對應的從機地址通過在9時鐘脈沖期間拉低SDA來響應(這稱為確認位)。在此階段,總線上的所有其他設備保持空閑,而所選設備等待數據寫入或讀取移位寄存器。第

2、數據以9個時鐘脈沖(8個數據位后跟一個確認位)的順序通過串行總線傳輸。SDA線的躍遷必須發生在SCL的低期,并在SCL的高期保持穩定。

3、當所有數據位都已被讀取或寫入時,將建立停止條件。在寫入模式下,主機在10時鐘脈沖期間將SDA線拉高,以建立停止條件。在讀取模式下,主機對9時鐘脈沖(即,SDA線路保持高電平)發出不確認。然后,主機在10時鐘脈沖之前將SDA線調低,然后在10時鐘脈沖期間調高,以建立停止條件。第第第第

寫操作

當寫入AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667時,用戶必須以start命令開頭后跟一個地址字節(R/W=0),在此之后,DAC確認它準備通過拉低SDA來接收數據。AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667需要DAC的兩個字節的數據和控制各種DAC功能的命令字節。因此,必須將三個字節的數據寫入DAC,命令字節后跟最高有效數據字節和最低有效數據字節,如圖54所示。所有這些數據字節都由AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667確認。隨后出現停止條件。

讀取操作

當從AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667讀取數據時,用戶從一個start命令開始,后跟一個地址字節(R/W=1),此后,DAC確認它準備通過拉低SDA來傳輸數據。然后從DAC讀取三個字節的數據,由主設備確認,如圖55所示。隨后出現停止條件。

高速模式

AD5627RBRMZ和AD5667RBRMZ提供3.4MHz時鐘頻率的高速串行通信。有關詳細信息,請參閱訂購指南。

高速模式通信在主設備用主代碼00001XXX對連接到總線的所有設備尋址后開始,以指示高速模式傳輸即將開始(見圖56)。不允許連接到總線的設備確認高速主代碼。因此,代碼后面是一個不承認。然后,主機必須發出一個重復的開始,后跟設備地址。然后,所選設備確認地址。

所有設備繼續以高速模式運行,直到主機發出停止條件。當發出停止條件時,設備返回標準/快速模式。當設備處于高速模式時,當CLR被激活時,設備也返回到標準/快速模式。

輸入移位寄存器

輸入移位寄存器為24位寬。在串行時鐘輸入SCL的控制下,數據作為24位字加載到設備中。此操作的時序圖如圖3所示。8個msb構成命令字節。DB23是保留的,在寫入設備時應始終設置為0。DB22(S)選擇多字節操作接下來的三位是控制設備操作模式的命令位(C2、C1、C0)。詳見表8。第一個字節的最后3位是地址位(A2、A1、A0)。詳見表9。其余的位是16、14、12位數據字。數據字由16位、14位、12位輸入碼組成,后面分別跟著2位或4位不關心AD5647R和AD5627R/AD5627(見圖59至圖61)。

多字節操作

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667支持多字節操作。對于需要快速DAC更新且不需要更改命令字節的應用程序,2字節操作非常有用。對于2字節操作模式,命令寄存器中的S位(DB22)可以設置為1(見圖57)。對于標準的3字節和4字節操作,命令字節中的S位(DB22)應設置為0(見圖58)。

廣播模式

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667支持廣播尋址。廣播尋址可以同步更新或關閉多個AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667設備。使用廣播地址,無論地址管腳的狀態如何,AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667都會響應。只有在寫入模式下才支持廣播。AD5627R/AD5647R/AD5667R,AD5627/AD5667廣播地址為00010000。

LDAC功能

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667的DAC具有雙緩沖接口,由兩組寄存器、輸入寄存器和DAC寄存器組成。輸入寄存器直接連接到輸入移位寄存器,數字代碼在完成有效的寫入序列時傳輸到相關的輸入寄存器。DAC寄存器包含電阻串使用的數字代碼。

對DAC寄存器的訪問由LDAC引腳控制。

當LDAC引腳高時,DAC寄存器被鎖定,并且輸入寄存器可以在不影響DAC寄存器內容的情況下改變狀態。然而,當LDAC降低時,DAC寄存器變得透明,輸入寄存器的內容被傳送給它們。如果用戶需要同時更新所有DAC輸出,則雙緩沖接口非常有用。用戶可以單獨寫入其中一個輸入寄存器,然后,當寫入另一個DAC輸入寄存器時,通過降低LDAC,所有輸出同時更新。這些設備都包含一個額外的特性,即除非輸入寄存器自上次LDAC降低以來已被更新,否則DAC寄存器不會被更新。通常,當LDAC降低時,DAC寄存器被輸入寄存器的內容填滿。在AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667的情況下,僅當自上次更新DAC寄存器以來輸入寄存器已改變時,DAC寄存器才更新,從而消除不必要的數字串擾。

所有dac的輸出可以同時更新,使用硬件LDAC引腳。

同步LDAC

DAC寄存器在新數據讀入后更新。LDAC可以是永久性的低或脈沖。

異步LDAC

輸出不會在輸入的同時更新寄存器被寫入。當LDAC變低時,DAC寄存器將用輸入寄存器的內容進行更新。

LDAC寄存器為用戶提供了完全的靈活性和對硬件LDAC引腳的控制。此寄存器允許用戶選擇在執行硬件LDAC引腳。將DAC通道的LDAC位寄存器設置為0意味著通道由LDAC引腳控制。如果該位設置為1,則該通道將同步更新,也就是說,無論LDAC引腳。它有效地將LDAC引腳拉低。LDAC寄存器工作模式見表10。這種靈活性在用戶想要同時更新選擇信道而其他信道同步更新的應用中是有用的。

使用命令110寫入DAC加載2位LDAC寄存器[DB1:DB0]。每個通道的默認值為0,即,LDAC引腳工作正常。將位設置為1表示無論LDAC管腳的狀態如何,DAC寄存器都會更新。關于LDAC寄存器設置命令期間輸入移位寄存器的內容,請參見圖63。

斷電模式

命令100是為上/下電功能保留的。上/下電模式通過設置位DB5進行編程和位DB4。這定義了DAC放大器的輸出狀態,如表11所示。位db1和位DB0決定向哪個DAC或DAC應用上/下電命令將這些位中的一個設置為1,將DB5和DB4定義的上/下電狀態應用于相應的DAC。如果位為0,則DAC的狀態不變。圖65顯示了上/下電命令的輸入移位寄存器的內容。

當位DB5和位DB4設置為0時,設備在5V時正常工作,正常功耗為400μA。但是,對于三種斷電模式,5V時電源電流下降到480Na。不僅電源電流下降,但輸出級也在內部從放大器的輸出切換到已知值的電阻網絡。這允許在設備處于斷電模式時知道設備的輸出阻抗。輸出可以通過1kΩ或100kΩ電阻內部連接到GND,或者如圖62所示的左開路(三態)。

當電源關閉模式被激活時,偏置發生器、輸出放大器、電阻串和其他相關的線性電路被關閉。但是,在斷電時,DAC寄存器的內容不受影響。出口功率下降的時間通常為4μs,V=5 V。

上電復位和軟件復位

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667包含一個通電復位電路,該電路在通電期間控制輸出電壓。設備通電至0 V,輸出保持在此級別通電,直到對DAC進行有效的寫入序列。這在應用程序中非常有用,因為在DAC通電過程中,了解其輸出的狀態非常重要。在上電重置期間,將忽略LDAC或CLR上的任何事件。

還有一個軟件重置功能。命令101是軟件復位命令。軟件復位命令包含兩種復位模式,可通過在輸入移位寄存器中設置位DB0進行軟件編程。

表12顯示了位的狀態如何對應于設備的軟件復位操作模式。圖64顯示了軟件重置操作模式期間輸入移位寄存器的內容。

在完全軟件重置(Db0=1)之后,必須有一個短時間延遲,大約5秒,以完成重置。在復位過程中,可以在CLR線上觀察到低脈沖。如果下一個IC事務在CLR行返回high之前開始,則忽略該IC事務。

清除引腳(CLR)

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667具有異步清除輸入。CLR輸入對下降沿敏感。

當CLR較低時,所有的LDAC脈沖都被忽略。當CLR被激活時,零刻度被加載到所有輸入和DAC寄存器。這將輸出清除到0 V。該設備在有效寫入的最后一個字節的第九個時鐘脈沖的下降沿上退出清除代碼模式。如果在寫入序列期間激活了CLR,寫入被中止。如果CLR在高速模式下被激活,則該設備退出高速模式到標準/快速模式。

內部參考設置(R版本)

默認情況下,片上參考在通電時關閉。它可以通過發送參考設置命令(111)并在輸入移位寄存器中設置DB0來打開。表13顯示了位的狀態如何對應于操作模式。內部參考設置命令期間,輸入移位寄存器的內容如圖66所示。

應用程序信息

使用參考作為AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667由于AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667所需的電源電流極低,另一種選擇是使用電壓基準向設備提供所需的電壓(見圖67)。如果電源噪聲很大,或者系統電源電壓不是5V或3V,例如15V,則這一點特別有用。電壓基準輸出AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667的穩定電源電壓。如果使用低壓差REF195,它必須向AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667提供450微安的電流,而DAC的輸出沒有負載。當DAC輸出被加載時,REF195還必須向負載提供電流。所需的總電流(DAC輸出上有5 kΩ負載)為:450 μA + (5 V/5 kΩ) = 1.45 mA;REF195的負載調節通常為2ppm/mA,由此產生1.45ma電流的2.9ppm(14.5μV)誤差。這對應于0.191 LSB錯誤。

使用AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667的雙極操作

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667已經設計用于單電源操作,但也可以使用圖68中的電路實現雙極輸出范圍。該電路的輸出電壓范圍為±5v。在放大器輸出端,采用AD820或OP295作為輸出放大器實現軌對軌操作。

任何輸入代碼的輸出電壓可以計算如下:

其中D表示十進制的輸入代碼(0到65535)。VDD=5伏,R1=R2=10 kΩ,

這是一個±5 V的輸出電壓范圍,0x0000對應于-5 V輸出,0xFFFF對應于+5 V輸出。

電源旁路及接地

當準確度在電路中很重要時,仔細考慮電路板上的電源和接地回路布局是有幫助的。包含AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667的印刷電路板應具有單獨的模擬和數字部分,每個部分都有自己的電路板區域。如果AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667處于其他設備需要AGND到DGND連接的系統中,應僅在一個點進行連接。該接地點應盡可能靠近AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667。

AD5627R/AD5647R/AD5667R、AD5627/AD5667的電源應使用10μF和0.1μF電容器旁路。電容器應盡可能靠近設備,理想情況下,0.1μF電容器應緊靠設備。10μF電容器應為鉭珠型。重要的是,0.1μF電容器必須具有低有效串聯電阻(ESR)和有效串聯電感(ESI),例如,普通陶瓷類型的電容器。該0.1μF電容器為內部邏輯開關產生的瞬態電流引起的高頻提供低阻抗接地路徑。電源線本身應具有盡可能大的軌跡,以提供低阻抗路徑并減少對電源線的故障影響。時鐘和其他快速開關數字信號應通過數字接地與電路板的其他設備屏蔽。盡可能避免數字和模擬信號交叉。當軌跡在板的相對側交叉時,確保它們彼此成直角運行,以減少通過板的饋通效應。最佳的電路板布局技術是微帶技術,其中電路板的組件側僅用于接地平面,而信號跡線放置在焊料側。然而,這并不總是可能與兩層板。

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