数据手册解析——DAC芯片参数及应用
【摘要】数字模拟转换器(DAC)选型需综合考量分辨率、建立时间、线性度、输出范围等核心参数。不同应用场景侧重各异:音频系统关注动态范围(>100dB)和THD+N(<0.001%),工业控制需快速响应(≤1μs),通信系统要求超高速率(>1GSPS),便携设备优先低功耗(<1mW)。特殊应用需考虑多通道同步、高压输出或数字控制功能。选型应分步确定精度、电压范围、速度及接口兼
·
一、通用关键参数
1.分辨率(Resolution)
- 定义:DAC 能够输出的最小电压增量,通常用位数表示(如 8 位、12 位、16 位)。
- 公式:最小步长 = 满量程电压 / 2N(N 为位数)。
- 应用影响:分辨率越高,输出信号越平滑,适合精密控制或音频等高保真场景。
2.建立时间(Settling Time)
- 定义:从数字输入变化到输出电压稳定在规定误差带(如 ±1/2 LSB)内所需的时间。
- 应用场景:高速信号处理(如通信、雷达)需选择建立时间短的 DAC(如 ns 级)。
3.线性度误差
- 积分非线性(INL):实际输出与理想直线的最大偏差,单位为 LSB 或 % FSR(满量程范围)。
- 微分非线性(DNL):相邻两个码的实际输出差与理想值(1 LSB)的偏差。
- 应用影响:INL/DNL 越小,输出精度越高,适合精密测量或控制系统。
4.输出范围(Output Range)
- 单极性:如 0~5V、0~10V。
- 双极性:如 ±5V、±10V。
- 注意:需匹配后端电路的输入范围,避免信号削波。
5.静态电流(Quiescent Current)
- 定义:无信号输入时的功耗,影响系统待机功耗。
- 低功耗场景:电池供电设备需选择静态电流小的 DAC(如 μA 级)。
6.参考电压(Reference Voltage)
- 内部参考:芯片内置稳定参考源,使用方便但可能限制灵活性。
- 外部参考:需外接高精度参考源,适合对精度要求极高的应用。
7.数字接口类型
- SPI/I²C:低速应用(如工业控制、传感器)。
- 并行接口:高速数据传输(如视频处理)。
- JESD204B:超高速应用(如通信基站、雷达)。
二、不同应用场景的参数侧重
1. 音频系统(如耳机放大器、音响)
- 关键参数:动态范围(DR):通常要求>100dB,决定可同时处理的最大和最小信号之比。总谐波失真 + 噪声(THD+N):<0.001%,确保音质纯净。采样率:支持≥44.1kHz(CD 级)或 96kHz/192kHz(高解析音频)。
- 典型型号:AKM AK4493(32 位,DR=127dB,THD+N=-118dB)。
2. 工业控制(如电机驱动、电源调节)
- 关键参数:分辨率:通常 12~16 位,满足控制精度要求。建立时间:≤1μs,确保快速响应控制指令。温度稳定性:温漂<10ppm/°C,适应宽温环境。
- 典型型号:TI DAC8552(16 位,建立时间 1μs,SPI 接口)。
3. 通信系统(如射频调制、信号生成)
- 关键参数:更新率:>1GSPS,支持高频信号生成。无杂散动态范围(SFDR):>70dBc,减少谐波干扰。带宽:>1GHz,支持宽带信号输出。
- 典型型号:ADI AD9162(16 位,12GSPS,JESD204B 接口)。
4. 测试与测量仪器(如函数发生器、示波器)
- 关键参数:线性度:INL<±1LSB,确保信号生成精度。输出摆幅:宽范围(如 ±10V),适应不同测试需求。单调性:保证输出随输入单调变化,避免测量误差。
- 典型型号:Analog Devices AD5791(20 位,INL<±0.5ppm)。
5. 电池供电设备(如便携式医疗设备、物联网传感器)
- 关键参数:功耗:<1mW(如关断模式下 μA 级电流)。工作电压:低至 1.8V,适配锂电池供电。分辨率:8~12 位,平衡精度与功耗。
- 典型型号:Maxim MAX5216(12 位,3.3V 供电,功耗 500μW)。
三、特殊应用参数
1.多通道同步
- 应用场景:多相电机控制、音频混音。
- 关键参数:通道间匹配误差<±0.1%,支持同步更新。
- 典型型号:Texas Instruments DAC8568(8 通道,16 位,SPI 同步接口)。
2.高压输出
- 应用场景:压电陶瓷驱动、静电控制。
- 关键参数:输出电压>±20V,输出电流>10mA。
- 典型型号:Analog Devices AD5761(16 位,±20V 输出,支持外部运放扩展)。
3.数字控制功能
- 应用场景:自动测试设备(ATE)、可编程电源。
- 关键参数:内置寄存器支持增益 / 偏移校准、上电复位配置。
- 典型型号:Microchip MCP4728(12 位,I²C 接口,内置 EEPROM 存储配置)。
四、参数选择步骤
- 确定分辨率:根据系统精度需求(如 0.1% 精度需≥12 位)。
- 选择输出范围:匹配后端电路输入要求(如 ±5V、0~3.3V)。
- 评估速度需求:高频应用选建立时间短的 DAC(如通信需 ns 级)。
- 权衡功耗:便携式设备优先选低功耗型号(如<1mW)。
- 核对接口兼容性:确保与主控芯片接口(SPI/I²C/JESD204B)匹配。
通过数据手册中的典型应用电路和参数曲线(如温度影响、负载特性),可进一步优化选型。

DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。
更多推荐
所有评论(0)