AD7628：一款高性能CMOS雙8位DAC的深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是連接數(shù)字世界和模擬世界的重要橋梁。今天，我們要深入探討的是Analog Devices公司的AD7628，一款具有卓越性能的CMOS雙8位DAC。

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一、產(chǎn)品概述

AD7628是一款單片雙8位數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，具有出色的DAC間匹配特性。它采用小型0.3英寸寬20引腳DIP封裝以及20引腳表面貼裝封裝，為設(shè)計(jì)人員提供了更多的靈活性。該器件工作電壓范圍為+12V至+15V，功耗低至20mW，且在這個(gè)電壓范圍內(nèi)與TTL兼容。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

2.1 出色的DAC匹配

由于AD7628的兩個(gè)DAC是在同一芯片上同時(shí)制造的，因此DAC A和DAC B之間具有精確的匹配和跟蹤特性。這種匹配特性使得它在音頻、圖形和過程控制等領(lǐng)域的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)成為可能。

2.2 小封裝尺寸

通過將片上DAC鎖存器的輸入組合到一個(gè)公共數(shù)據(jù)總線，并添加一個(gè)DAC A/DAC B選擇線，AD7628能夠采用小型20引腳0.3英寸寬DIP、20引腳SOIC、20引腳PLCC和20引腳LCC封裝，節(jié)省了電路板空間。

2.3 TTL兼容性

所有數(shù)字輸入在+12V至+15V的電源電壓范圍內(nèi)都與TTL兼容，方便與各種數(shù)字電路接口。

三、技術(shù)參數(shù)

3.1 直流參數(shù)

在$V{DD}= +10.8V$至+15.75V，$V{REF}A = V_{REF}B = +10V$，$OUT A = OUT B = 0V$的條件下，AD7628具有一系列出色的直流參數(shù)。例如，差分非線性度在全工作溫度范圍內(nèi)最大為±1LSB，增益溫度系數(shù)最大為±200nA/°C等。

3.2 交流性能

這些特性主要用于設(shè)計(jì)指導(dǎo)，不進(jìn)行測試。在$V_{DD}= +10.8V$至+15.75V的條件下，直流電源抑制比最大為0.02%/ %，電流建立時(shí)間最大為400ns等。

3.3 絕對最大額定值

AD7628的絕對最大額定值規(guī)定了其正常工作的電壓、電流和溫度范圍。例如，$V_{DD}$至AGND的電壓范圍為0V至+17V，功率耗散在+75°C時(shí)最大為450mW等。

四、接口邏輯信息

4.1 DAC選擇

兩個(gè)DAC鎖存器共享一個(gè)公共的8位輸入端口，通過控制輸入DAC A/DAC B選擇哪個(gè)DAC可以從輸入端口接收數(shù)據(jù)。

4.2 模式選擇

4.3 寫模式

當(dāng)CS和$overline{WR}$都為低電平時(shí)，所選DAC處于寫模式，所選DAC的輸入數(shù)據(jù)鎖存器是透明的，其模擬輸出響應(yīng)DB0 - DB7的活動。

4.4 保持模式

所選DAC鎖存器保留在$overline{CS}$或$overline{WR}$變?yōu)楦唠娖街癉B0 - DB7上的數(shù)據(jù)，兩個(gè)模擬輸出保持在與其各自鎖存器中的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的值。

五、電路信息

5.1 D/A部分

AD7628包含兩個(gè)相同的8位乘法D/A轉(zhuǎn)換器，每個(gè)DAC由一個(gè)高度穩(wěn)定的薄膜R - 2R梯形網(wǎng)絡(luò)和八個(gè)N溝道電流開關(guān)組成。采用倒置的R - 2R梯形結(jié)構(gòu)，二進(jìn)制加權(quán)電流在DAC輸出和AGND之間切換，從而保持每個(gè)梯形支路中的固定電流，不受開關(guān)狀態(tài)的影響。

5.2 數(shù)字部分

輸入緩沖器是簡單的CMOS電平轉(zhuǎn)換器，當(dāng)AD7628在10.8V至15.75V的$V{DD}$下工作時(shí)，緩沖器將TTL輸入電平（2.4V和0.8V）轉(zhuǎn)換為CMOS邏輯電平。為了最小化電源電流，建議數(shù)字輸入電壓盡可能接近電源軌（$V{DD}$和DGND）。

六、應(yīng)用信息

6.1 應(yīng)用提示

• 接地管理：AD7628的AGND和DGND之間的交流或瞬態(tài)電壓可能會導(dǎo)致噪聲注入到模擬輸出中。最簡單的方法是將AGND和DGND在AD7628處連接在一起。在更復(fù)雜的系統(tǒng)中，建議在AD7628的AGND和DGND引腳之間反向并聯(lián)二極管。
• 輸出放大器偏移：CMOS DAC具有與代碼相關(guān)的輸出電阻，這會導(dǎo)致放大器的噪聲增益與代碼相關(guān)。為了保持單調(diào)操作，建議放大器的$V_{os}$在感興趣的溫度范圍內(nèi)不大于1LSB的10%。
• 高頻考慮：CMOS DAC的輸出電容與放大器的反饋電阻共同作用，會在開環(huán)響應(yīng)中增加一個(gè)極點(diǎn)，可能導(dǎo)致振鈴或振蕩?？梢酝ㄟ^在反饋電阻上并聯(lián)一個(gè)相位補(bǔ)償電容來恢復(fù)穩(wěn)定性。

6.2 動態(tài)性能

AD7628中兩個(gè)DAC的動態(tài)性能取決于輸出放大器的增益和相位特性，以及PCB布局和去耦組件的最佳選擇。

6.3 單電源應(yīng)用

AD7628的DAC R - 2R梯形終端電阻連接到器件內(nèi)部的AGND，這種安排特別適合單電源操作?？梢酝ㄟ^將AGND偏置在DGND和$V_{DD}$之間的任何電壓來實(shí)現(xiàn)單電源操作。

6.4 微處理器接口

AD7628可以方便地與各種8位微處理器接口，如6502、6809、8085、Z80等。

6.5 可編程窗口比較器

在可編程窗口比較器電路中，AD7628用于實(shí)現(xiàn)測試的上下電壓限制。如果測試輸入不在編程范圍內(nèi)，通過/失敗輸出將指示失敗（邏輯零）。

6.6 可編程狀態(tài)變量濾波器

在狀態(tài)變量或通用濾波器配置中，AD7628的DAC A1和B1控制濾波器特性的增益和Q，DAC A2和B2控制截止頻率$f_{C}$。該濾波器提供低通、高通和帶通輸出，非常適合需要微處理器控制濾波器參數(shù)的應(yīng)用。

6.7 數(shù)字控制雙電話衰減器

AD7628可以作為一個(gè)2通道數(shù)字控制衰減器，適用于立體聲音頻和電話信號電平控制應(yīng)用。

七、總結(jié)

AD7628是一款功能強(qiáng)大、性能出色的CMOS雙8位DAC，具有出色的DAC匹配、小封裝尺寸和TTL兼容性等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，通過合理的電路設(shè)計(jì)和布局，可以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，滿足各種不同的應(yīng)用需求。你在使用AD7628的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。