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特征
低功耗、最小管脚兼容、四纳米数模转换器；AD5664R:16位；AD5644R:14位；AD5624R:12位；用户可选择外部或内部参考；外部引用默认值；片上1.25 V/2.5 V，5 ppm/℃基准；10导联MSOP；10导联，3 mm×3 mm LFCSP_WD；和；12球，1.665 mm×2.245 mm WLCSP 2.7 V至5.5 V电源；设计保证单调性；上电复位至零刻度；每通道断电；串行接口，最高50 MHz。
应用
过程控制；数据采集系统；便携式电池供电仪器；数字增益和偏移调整；可编程电压电流源；可编程衰减器。
一般说明
AD5624R/AD5644R/AD5664R是nanoDAC174;系列的成员，是低功耗、四位、12-/14-/16位缓冲电压输出DAC。所有设备均在单个2.7 V至5.5 V电源下运行，并通过设计保证单调。
AD5624R/AD5644R/AD5664R具有片上参考。AD56x4R-3具有1.25 V、5 ppm/℃的基准电压，满标度输出范围为2.5 V；AD56x4R-5具有2.5 V、5 ppm/℃的基准电压，满标度输出范围为5 V。芯片基准电压在通电时关闭，允许使用外部基准电压；所有设备都可以从单个2.7 V至5.5 V电源操作。通过软件写入启用内部引用。
该部分包括一个上电复位电路，确保DAC输出功率高达0v，并保持在那里，直到有效的写入发生。该部分包含每通道断电功能，可将设备的电流消耗降低到480NA，5V，在断电模式下提供软件可选择的输出负载。该部件在正常运行时的低功耗使其非常适合便携式电池供电设备。
AD5624R/AD5644R/AD5664R采用多功能3线串行接口，工作时钟频率高达50MHz，并与标准SPI、QSPI兼容8482;，微丝™和数字信号处理器接口标准。片上精密输出放大器实现了轨对轨输出摆幅。
产品亮点
1、四个12/14/16位DAC。
2、片上1.25 V/2.5 V，5 ppm/℃基准。
3、提供10导MSOP、10导、3 mm×3 mm LFCSP-WD和12球、1.665 mm×2.245 mm WLCSP。
4、低功率，通常在3V时消耗1.32mW和5伏时为2.25兆瓦。
典型性能特征
术语
相对精度或积分非线性（INL）
对于DAC，相对精度或积分非线性是对通过DAC传递函数端点的直线的最大偏差（LSBs）的测量。典型的INL与代码图如图5所示。
微分非线性（DNL）
差分非线性是任意两个相邻码的测量变化和理想1lsb变化之间的差值。指定的最大值为±1 LSB的微分非线性确保了单调性。设计上保证了该DAC的单调性。典型的DNL与代码图如图8所示。
零码错误
零标度误差是将零代码（0x0000）加载到DAC寄存器时输出误差的测量。理想情况下，输出应为0V。由于DAC和输出放大器中的偏移误差的组合，DAC的输出不能低于0V，因此在AD5664R中零码误差始终为正。零码错误以毫伏表示。零码误差与温度的关系图如图27所示。
满标度误差
满标度误差是将满标度代码（0xFFFF）加载到DAC寄存器时输出误差的测量。理想情况下，输出应为V-1 LSB。满标度误差以满标度范围的百分比表示。满标度误差与温度的关系图如图26所示。
增益误差
这是对DAC量程误差的测量。它是DAC传输特性的斜率与理想值的偏差，表示为FSR的百分比。
零码误差漂移
这是一种测量零码误差随温度变化的方法。以微伏/摄氏度表示。
增益温度系数
这是一种测量增益误差随温度变化的方法。以百万分之一FSR/℃表示。
偏移误差
偏移误差是在传递函数的线性区域中用mV表示的V（实际）和VOUT（理想）之间的差的度量。在AD5664R上测量偏移误差，并在DAC寄存器中加载代码512。它可以是消极的，也可以是积极的。
直流电源抑制比（PSRR）
这表示DAC的输出如何受到电源电压变化的影响。PSRR是DAC满标度输出的V变化与VDD变化的比率。单位为分贝。VREF保持在2v，VDD变化±10%。
输出电压稳定时间
这是DAC的输出在1/4到3/4满标度输入变化下稳定到指定水平所需的时间，从SCLK的24下降沿测量。
数模故障脉冲
数模故障脉冲是当DAC寄存器中的输入代码改变状态时注入模拟输出的脉冲。它通常被指定为nV-s中的故障区域，当数字输入码在主进位转换（0x7FFF到0x8000）处被1lsb改变时测量（见图41）。
数字馈通
数字馈通是对从DAC的数字输入注入DAC的模拟输出的脉冲的测量，但在DAC输出未更新时测量。它是在nV-s中指定的，并通过数据总线上的满标度代码更改进行测量，即从0到1，反之亦然。
参考馈通
基准馈通是指当DAC输出未被更新时，DAC输出处的信号振幅与基准输入的比值。用分贝表示。
噪声谱密度
这是对内部产生的随机噪声的测量。随机噪声的特征是频谱密度（nV/√Hz）。它是通过将DAC加载到中刻度并在输出端测量噪声来测量的。测量单位为nV/√Hz。噪声谱密度图见图47。
直流串扰
直流串扰是一个DAC的输出电平随另一个DAC的输出的变化而发生的直流变化。它是通过一个DAC（或软电源关闭和通电）的满标度输出变化来测量的，同时监视另一个保持在中标度的DAC。用μV表示。
由负载电流变化引起的直流串扰是一种测量一个DAC上负载电流的变化对另一个保持在中刻度的DAC的影响的方法。以μV/mA表示。
数字串扰
这是响应于另一个DAC的输入寄存器中的满标度代码更改（所有0到所有1，反之亦然）而在中标度传输到一个DAC的输出的故障脉冲。它在独立模式下测量，并以nV-s表示。
模拟串扰
这是由于另一个DAC的输出改变而转移到一个DAC的输出的故障脉冲。它是通过加载一个输入寄存器进行全范围的代码更改（从0到1，反之亦然）来测量的。然后执行一个软件LDAC并监视其数字代码没有改变的DAC的输出。故障区域用nV-s表示。
DAC到DAC串扰
这是由于另一个DAC的数字代码改变和随后的模拟输出改变而转移到一个DAC的输出的故障脉冲。它是通过使用命令write-to和update来加载攻击通道，并在监视位于中刻度的受攻击通道的输出时进行全面的代码更改（从0到1，反之亦然）来衡量的。故障能量用nV-s表示。
倍增带宽
DAC内的放大器具有有限的带宽。倍增带宽就是一个衡量标准。输出中会出现参考上的正弦波（将满标度代码加载到DAC）。倍频带宽是输出振幅降到低于输入3db的频率。
总谐波失真（THD）
这是理想正弦波和使用DAC的衰减正弦波之间的区别。正弦波用作DAC的参考，THD是DAC输出谐波的测量。单位为分贝。
操作理论
数模转换部分
AD5624R/AD5644R/AD5664R数模转换器采用CMOS工艺制作。该结构由一个字符串DAC和一个输出缓冲放大器组成。图51显示了DAC架构的框图。
因为DAC的输入编码是直接二进制的，所以使用外部参考时的理想输出电压由：
使用内部基准时的理想输出电压由：
其中：D是加载到DAC寄存器：
AD5624R为0到4095（12位）。
AD5644R为0到16383（14位）。
AD5664R的0到65535（16位）。
N是DAC分辨率。
电阻串
电阻串如图52所示。它只是一个电阻串，每个电阻值都是R。加载到DAC寄存器的代码决定了串上哪个节点的电压被抽头进入输出放大器。通过关闭一个开关将串连接到放大器来切断电压。因为它是一串电阻，所以保证单调性。
输出放大器
输出缓冲放大器可以在其输出端产生轨对轨电压，使输出范围为0v至VDD。它可以驱动2 kΩ的负载与1000 pF并联至GND。输出放大器的源和汇能力如图34和35所示。回转率为1.8 V/微秒，全程沉降时间为7微秒。
内部参考
AD5624R/AD5644R/AD5664R片上参考在通电时关闭，并通过写入控制寄存器启用。有关详细信息，请参阅内部参考设置部分。
AD56x4R-3的参考电压为1.25 V，5 ppm/°C，满标度输出为2.5 V。AD56x4R-5的参考电压为2.5 V，5 ppm/°C，满标度输出为5 V。与各部件相关的内部参考电压可从VREFOUT引脚获得。如果引用输出用于驱动外部负载，则需要缓冲区。当使用内部参考时，建议在参考输出和GND之间放置一个100 nF电容器，以确保参考稳定性。
外部参照
AD56x4R-3和AD56x4R-5上的VREFIN引脚允许在应用程序需要时使用外部参考。芯片参考的默认条件是通电时关闭。所有设备（AD56x4R-3和AD56x4R-5）都可以从单个2.7 V至5.5 V电源进行操作。
串行接口
AD5624R/AD5644R/AD5664R具有3线串行接口（SYNC、SCLK和DIN）与SPI、QSPI和MICROWIRE接口标准以及大多数dsp兼容。典型写入序列的时序图见图2。
写入序列开始时将同步线调低。来自数据线的数据被记录到SCLK下降沿上的24位移位寄存器中。串行时钟频率可高达50MHz，使AD5624R/AD5644R/AD5664R与高速DSP兼容。在24下降时钟边缘上，最后一个数据位被计时并执行编程功能，即，DAC寄存器内容的改变和/或操作模式的改变。
在这个阶段，同步线可以保持在低位或高位。在这两种情况下，必须在下一个写入序列之前将其调高至少15 ns，以便同步的下降沿可以启动下一个写入序列。
因为当VIN=2v时，同步缓冲区会吸收更多的电流与VIN=0.8v时相比，写入序列之间的同步应处于低空闲状态，以实现更低的功率操作。但是，正如前面提到的，必须在下一个写入序列之前再次将其调高。
输入移位寄存器
输入移位寄存器的宽度为24位（见图53）。前两位是不在乎的。接下来的三个是命令位，C2到C0（见表8），接着是3位DAC地址，A2到A0（见表9），然后是16位、14位和12位数据字。数据字包括16位、14位、12位输入码，后面分别是AD5664R、AD5644R和AD5624R的0、2或4个不关心位（见图53、图54和图55）。这些数据位被传送到SCLK 24下降沿上的DAC寄存器。
同步中断
在正常的写入序列中，同步线在SCLK的至少24个下降沿保持低电平，并且DAC在24个下降沿上更新。但是，如果同步在24下降沿之前被调高，那么这将作为写入序列的中断。输入移位寄存器被重置，写入序列被视为无效。DAC寄存器内容的更新和操作模式的改变都不会发生（见图56）。
上电复位
AD5624R/AD5644R/AD5664R系列包含一个通电复位电路，在通电期间控制输出电压。AD5624R/AD5644R/AD5664R数模转换器的输出功率高达0V，在对数模转换器进行有效的写入顺序之前，输出仍保持在该位置。这在应用程序中很有用，在DAC通电过程中，了解其输出状态非常重要。
软件重置
AD5624R/AD5644R/AD5664R包含软件重置功能。命令101保留用于软件复位功能（见表8）。软件复位命令包含两种复位模式，可通过在控制寄存器中设置位DB0进行软件编程。
表10显示了位的状态如何对应于设备的软件复位操作模式。表12显示了软件重置操作模式期间输入移位寄存器的内容。
断电模式
AD5624R/AD5644R/AD5664R包含四种独立的操作模式。命令100是为断电功能保留的（见表8）。通过在控制寄存器中设置两位（DB5和DB4），这些模式是软件可编程的。表11显示了位的状态如何对应于设备的操作模式。通过将相应的四位（DB3、DB2、DB1和DB0）设置为1，可以将所有DAC（DAC D到DAC A）关闭到所选模式。
通过执行相同的命令100，可以通过将位（DB5和DB4）设置为正常操作模式来启动dac的任何组合。要选择要通电的DAC通道组合，请将相应的四位（DB3、DB2、DB1和DB0）设置为1。掉电/上电操作时输入移位寄存器的内容见表13。
当位DB5和位DB4设置为0时，该部件在5v时正常工作，其正常功耗为450微安。但是，对于三种断电模式，在5v时电源电流降至480na（在3v时为200na）。不仅电源电流下降，而且输出级也从放大器的输出内部切换到已知值的电阻网络。这允许在部件处于断电模式时知道部件的输出阻抗。输出可以通过1kΩ电阻内部连接到GND，或者如图57所示的左开路（三态）。
当断电模式启动时，偏置发生器、输出放大器、电阻串和其他相关的线性电路被关闭。但是，在断电时，DAC寄存器的内容不受影响。对于VDD=5 V和VDD=3 V，退出断电的时间通常为4微秒（见图40）。
LDAC功能
AD5624R/AD5644R/AD5664R DAC有两个-由两组寄存器组成的缓冲接口：输入寄存器和DAC寄存器。输入寄存器直接连接到输入移位寄存器，数字代码在完成有效的写入序列时传输到相关的输入寄存器。DAC寄存器包含电阻串使用的数字代码。
如果用户需要同时更新所有DAC输出，则双缓冲接口非常有用。用户可以分别写入三个输入寄存器，然后写入其余的输入寄存器，同时更新所有的DAC寄存器。命令010是为此软件LDAC保留的。
对DAC寄存器的访问由LDAC功能控制。LDAC寄存器包含每个DAC通道的两种操作模式。通过设置4位LDAC寄存器（DB3、DB2、DB1和DB0）的位来选择DAC通道。命令110保留用于设置LDAC寄存器。当LDAC位寄存器设置为低时，相应的DAC寄存器被锁存，并且输入寄存器可以在不影响DAC寄存器的内容的情况下改变状态。然而，当LDAC比特寄存器设置为高时，DAC寄存器变为透明，并且输入寄存器的内容在24 SCLK脉冲的下降沿上传输给它们。这相当于为所选DAC通道（即同步更新模式）将LDAC硬件管脚固定在永久低位。LDAC寄存器工作模式见表14。在LDAC寄存器设置命令期间，输入移位寄存器的内容见表16。
这种灵活性在用户希望同时更新所选频道，而其他频道则同步更新的应用程序中非常有用。
内部参考设置
默认情况下，片上参考在通电时关闭。通过在控制寄存器中设置软件可编程位DB0，可以打开或关闭该参考。表15显示了位的状态如何对应于操作模式。命令111保留用于设置内部引用（见表8）。表16显示了在内部参考设置期间，输入移位寄存器中的位的状态如何对应于设备的操作模式。
微处理器接口
AD5624R/AD5644R/AD5664R至Blackfin ADSP-BF53x接口
图58显示了AD5624R/AD5644R/AD5664R与Blackfin®ADSP-BF53x微处理器之间的串行接口。ADSP-BF53x处理器系列包含两个用于串行和多处理器通信的双通道同步串行端口SPORT1和SPORT0。使用SPORT0连接到AD5624R/AD5644R/AD5664R，接口设置为DT0PRI驱动AD5624R/AD5644R/AD5664R的DIN管脚，而TSCLK0驱动部件的SCLK。同步是由TFS0驱动的。
AD5624R/AD5644R/AD5664R至68HC11/68L11接口
图59显示了AD5624R/AD5644R/AD5664R和68HC11/68L11微控制器之间的串行接口。68HC11/68L11的SCK驱动AD5624R/AD5644R/AD5664R的SCLK，而MOSI输出驱动DAC的串行数据线。
同步信号来自端口线（PC7）。此接口正确操作的设置条件是68HC11/68L11配置为其CPOL位为0，其CPHA位为1。当数据被传输到DAC时，同步线被取低（PC7）。当68HC11/68L11如上所述配置时，出现在MOSI输出上的数据在SCK的下降沿上是有效的。68HC11/68L11的串行数据以8位字节传输，在传输周期中仅出现8个下降的时钟边缘。首先传输数据MSB。要将数据加载到AD5624R/AD5644R/AD5664R，在传输前8位后，PC7保持低位，并对DAC执行第二个串行写入操作；在该过程结束时，PC7取高位。
AD5624R/AD5644R/AD5664R至80C51/80L51接口
图60显示了AD5624R/AD5644R/AD5664R和80C51/80L51微控制器之间的串行接口。接口的设置是80C51/80L51的TxD驱动AD5624R/AD5644R/AD5664R的SCLK，而RxD驱动零件的串行数据线。同步信号来自端口上的位可编程管脚。在这种情况下，使用端口线P3.3。
当数据传输到AD5624R/AD5644R/AD5664R时，P3.3被取低。80C51/80L51仅以8位字节发送数据；因此，在发送周期中仅出现8个下降的时钟边缘。为了将数据加载到DAC，P3.3在前8位被发送后保持低电平，并且启动第二个写入周期来发送数据的第二字节。P3.3在本循环完成后升高。80C51/80L51以LSB第一格式输出串行数据。AD5624R/AD5644R/AD5664R必须先接收带有MSB的数据。80C51/80L51传输例程应考虑到这一点。
AD5624R/AD5644R/AD5664R至微线接口
图61显示了AD5624R/AD5644R/AD5664R与任何微线兼容设备之间的接口。串行数据在串行时钟的下降沿移出，并在SK的上升沿上进入AD5624R/AD5644R/AD5664R。
应用程序信息
使用参考作为电源
AD5624R/AD5644R/AD5664R
由于AD5624R/AD5644R/AD5664R所需的电源电流极低，另一种选择是使用电压基准向零件提供所需的电压（见图62）。如果电源噪声很大，或者系统电源电压不是5V或3V，例如15V，则这一点尤其有用。电压基准输出AD5624R/AD5644R/AD5664R的稳定电源电压（见图60）。如果使用低压差REF195，它必须向AD5624R/AD5644R/AD5664R提供450微安的电流，而DAC的输出没有负载。当DAC输出被加载时，REF195也需要向负载提供电流。所需的总电流（DAC上有5 kΩ负载输出）是：450 μA + (5 V/5 kΩ) = 1.45 mA
REF195的负载调节通常为2ppm/mA，由此产生1.45ma电流的2.9ppm（14.5μV）误差。这对应于0.191 LSB错误。
使用AD5624R/AD5644R/AD5664R的双极操作
AD5624R/AD5644R/AD5664R设计用于单电源操作，但也可以使用图63中的电路实现双极输出范围。该电路的输出电压范围为±5 V。使用AD820或OP295作为输出放大器，可以实现放大器输出时的轨对轨操作。
任何输入代码的输出电压可以计算如下：
其中D表示十进制的输入代码（0到65536）。VDD=5伏，R1=R2=10 kΩ，
这是一个±5 V的输出电压范围，0x0000对应于-5 V输出，0xFFFF对应于+5 V输出。
使用带有电隔离接口的AD5624R/AD5644R/AD5664R
在工业环境中的过程控制应用中，通常需要使用电隔离接口来保护和隔离控制电路，使其免受DAC工作区域可能出现的任何危险共模电压的影响。等耦器提供超过3千伏的隔离。AD5624R/AD5644R/AD5664R使用3线串行逻辑接口，因此ADuM130x 3通道数字隔离器提供所需的隔离（见图64）。该部分的电源也需要隔离，这是通过使用变压器来完成的。在变压器的DAC侧，5 V稳压器提供AD5624R/AD5644R/AD5664R所需的5 V电源。
电源旁路及接地
当准确度在电路中很重要时，仔细考虑电路板上的电源和接地回路布局是有帮助的。包含AD5624R/AD5644R/AD5664R的印刷电路板应具有单独的模拟和数字部分，每个部分都有自己的电路板区域。如果AD5624R/AD5644R/AD5664R位于其他设备需要AGND到DGND连接的系统中，则应仅在一个点进行连接。该接地点应尽可能靠近AD5624R/AD5644R/AD5664R。应使用10μF和0.1μF电容器绕过AD5624R/AD5644R/AD5664R的电源。电容器应尽可能靠近设备，理想情况下，0.1μF电容器应紧靠设备。10μF电容器为钽珠型。0.1μF电容器必须具有低有效串联电阻（ESR）和有效串联电感（ESI），例如，普通陶瓷电容器。该0.1μF电容器为内部逻辑开关产生的瞬态电流引起的高频提供低阻抗接地路径。
电源线本身应具有尽可能大的轨迹，以提供低阻抗路径并减少对电源线的故障影响。时钟和其他快速开关数字信号应通过数字接地与电路板的其他部分屏蔽。尽可能避免数字和模拟信号交叉。当轨迹在板的相对侧交叉时，确保它们彼此成直角运行，以减少通过板的馈通效应。最佳的电路板布局技术是微带技术，其中电路板的组件侧仅用于接地平面，而信号迹线放置在焊料侧。然而，这并不总是可能与2层板。
外形尺寸
