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AD5532是32通道14位电压输出DAC

时间:2020-2-18, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

特征

高度集成:12 mm×12 mm CSPBGA可调电压输出范围内的32通道DAC保证了单调回读能力与DSP/微控制器兼容的串行接口;输出阻抗:0.5Ω(AD5532-1、AD5532-2),500Ω(AD5532-3),1 kΩ(AD5532-5);输出电压范围:10V(AD5532-1、AD5532-3、AD5532-5),20V(AD5532-2);无限采样和保持能力,精度为±0.018%,温度范围为-40°C至+85°C。

应用

自动测试设备;光网络;水平设置;仪表;工业控制系统;数据采集;低成本I/O。

一般说明

AD5532是一个32通道14位电压输出DAC,具有额外的无限采样和保持模式。选定的DAC寄存器通过3线串行接口写入;然后更新此DAC的VOUT以反映DAC寄存器的新内容。DAC选择通过地址位A0–A4完成。输出电压范围由管脚上的偏置电压和输出放大器的增益决定。由于输出放大器的净空,它被限制在从VSS+2v到VDD–2v的范围内。

该装置在AVCC=5 V±5%;DVCC=2.7 V至5.25 V;VSS=-4.75 V至-16.5 V;和VDD=8 V至16.5 V的情况下运行。AD5532需要参考输入和断开输入的偏移电压上的稳定3 V参考。

产品亮点

1、32通道,一个封装14位DAC,保证单调。

2、提供74导CSPBGA封装,机身尺寸为12 mm×12 mm。

3、下垂/无限采样保持模式。

术语

DAC模式

积分非线性(INL)

这是从通过DAC传递函数端点的直线上的最大偏差的量度。它以满量程的百分比表示。

微分非线性(DNL)

这是任何两个相邻代码之间测量的变化和理想的1 LSB变化之间的差异。指定的DNL±1 LSB席最大值保证单调性。

Offset

偏移量是输出的测量值,所有零点加载到DAC,off_IN=0。因为DAC从地面升至大约50毫伏,这个输出通常是:

满标度误差

这是对所有1s加载到DAC的输出误差的测量。它表示为满量程的百分比。见图8。计算为

其中

输出稳定时间

这是从最后一个数据位进入DAC直到输出稳定在±0.39%范围内所用的时间。

结算时间

从0 V到3 V输入电压阶跃变化至输出稳定在±0.39%范围内所用的时间。

数模故障脉冲

这是DAC寄存器中的代码更改状态时注入模拟输出的故障区域。它被指定为在主进位转换(011)时数字代码被1 LSB改变时nV secs中的故障区域。. . 11到100。. . 00或100。. . 00至011。. . 11) 是的。

数字串扰

这是传输到一个DAC中刻度输出的故障脉冲,而一个满刻度代码更改(所有1到所有0,反之亦然)被写入另一个DAC。它以nV secs表示。

模拟串扰

这是由于另一个DAC的输出(VOUT)的满标度变化而转移到一个DAC的输出(VOUT)的故障区域。故障区域以nV secs表示。

数字馈通

这是当部件未写入时,即CS/SYNC高时,从数字控制输入注入模拟输出的脉冲的测量。它以nV secs为单位指定,并通过数字输入引脚上的最坏情况变化进行测量,例如从0到1,反之亦然。

输出噪声谱密度

这是测量内部产生的随机噪声。随机噪声的特征是频谱密度(每根赫兹电压)。它是通过将所有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)。

输出温度系数

这是一种测量模拟输出随温度变化的方法。以ppm/℃表示。

直流电源抑制比(PSRR)

直流电源抑制比是测量电源电压(VDD和VSS)变化时模拟输出的变化。它是用dBs表示的。VDD和VSS变化为±5%。

直流串扰

这是一个DAC在中刻度时输出电平的直流变化,以响应全刻度代码变化(全0到全1,反之亦然)和所有其他DAC的输出变化。用μV表示。

ISHA模式

车辆识别号到车辆识别号非线性

从VIN端点到VUT传递函数的直线的最大偏差的量度。它以满量程的百分比表示。

偏移误差

这是在车辆识别号=70毫伏时测量输出误差的一种方法。理想情况下,当车辆识别号=70毫伏时:

偏移误差是VOUT(实际)和VOUT(理想)之间差异的度量。它以mV表示,可以是正的也可以是负的。见图9。

增益误差

这是测量模拟信道的跨距误差。它是传递函数斜率的偏差,用mV表示。见图9。计算为:增益误差=实际满标度输出-理想满标度输出-偏移误差;其中:理想满标度输出=增益×2.96–((增益–-1)×VOFFS_ IN)。

交流串扰

这是当另一个通道正在获取时,在一个通道的输出上发生故障的区域。它以nV secs表示。

输出稳定时间

这是从繁忙状态变高到输出稳定到±0.018%的时间。

采集时间

这是获取车辆识别号输入所用的时间。正是忙碌的时间长度使人保持低调。

典型性能特征

功能描述

AD5532在单个包中由32个DAC和一个ADC(用于ISHA模式)组成。在DAC模式下,14位数字字通过串行接口加载到32个DAC寄存器中的一个。然后将其转换(带增益和偏移)为模拟输出电压(VOUT0–VOUT31)。

要更新DAC的输出电压,需要的DAC通过串行端口寻址。加载DAC地址和代码后,选定的DAC将转换代码。

通电时,所有DAC(包括偏移通道)都加载零。33个DAC中的每一个在内部与GND之间偏移50 mV(典型值),因此输出VOUT 0到VOUT 31为通电时50 mV(典型值),如果OFFS_-IN引脚直接由车载偏移信道(OFFS_-OUT)驱动,即如果OFFS_-IN为50 mV,VOUT=(增益×VDAC)–(增益-1)×VOFFS_-IN=50 mV。

输出缓冲级增益和偏移

输出缓冲级的功能是将DAC的50 mV–3 V输出转换到更宽的范围。这是通过将DAC输出增加3.52/7,并用pin中的电压on off_抵消电压来实现的。

VDAC是DAC的输出。

VOFFS_-IN是管脚中OFFS_处的电压。

下表显示VOUT上的输出范围如何与用户提供的偏移电压相关。

VOUT仅受输出放大器的净空限制。

VOUT必须在最大额定值之内。

偏置电压通道

偏移电压可以由用户在off-IN处外部提供,也可以由设备本身上的附加偏移电压信道提供。偏移可以通过两种方式设置。在ISHA模式下,所需的偏置电压在车辆识别号上设置,并由偏置通道获取。在DAC模式下,与偏移值相对应的代码直接加载到偏移DAC中。该偏移信道的DAC输出直接连接到off_OUT。通过连接到该偏置电压中的off_可用作32个输出放大器的偏置电压。重要的是选择偏移,使VOUT是在最大额定值。

复位功能

AD5532上的重置功能可用于将该设备上的所有节点重置为开机重置状态。这是通过在设备上的磁道/复位引脚上施加90 ns至200 ns的低通脉冲来实现的。如果施加的脉冲小于90ns,则假定为故障,不进行任何操作。如果所施加的脉冲大于200 ns,则该引脚在所选通道上采用其跟踪功能,将车辆识别号切换到输出缓冲器,并采集在通道上直到轨道的上升沿才出现。

ISHA模式

在ISHA模式下,输入电压VIN被采样并转换成数字字。在采集期间,输出缓冲器(增益和偏移级)的非垂直输入与VIN相关联,以避免虚假输出,同时DAC获取正确的代码。这是完成在16μs最大。更新的DAC输出然后假设输出电压的控制。DAC的输出电压连接到输出缓冲器的非旋转输入端。因为通道输出电压实际上是DAC的输出,所以没有与之相关联的下垂。只要保持设备的功率,输出电压是恒定的,直到这个通道被再次寻址。由于内部DAC与GND的偏移量为70 mV(最大值),所以ISHA模式下的最小车辆识别号为70 mV。最大VIN为2.96 V,由于上死区为40 mV(max)。

模拟输入(ISHA模式)

图19显示了等效模拟输入电路。电容器C1通常为20pf,可归因于pin电容和32个off信道。当选择一个通道时,额外的7.5 pF(典型值)被接通。电容器C2被充电到特定通道上先前获得的电压,因此它必须充电/放电到新的水平。外部电源必须能够在通道选择的1μs–2μs范围内对该附加电容进行充放电,以便能够准确地获取车辆识别号。因此,建议采用低阻抗源。

大的源阻抗对ADC的性能影响很大。可能需要输入缓冲放大器。

轨道功能(ISHA模式)

通常在ISHA操作模式下,磁道被保持在高位,并且当信道被寻址时开始获取。但是,如果在信道寻址时,磁道较低,则车辆识别号(VIN)切换到输出缓冲器,直到磁道上升沿时,才在信道上进行采集。在这一阶段,忙碌的引脚变低,直到采集完成,此时DAC假定对输出缓冲器的电压进行控制,而VIN可以在不影响该输出值的情况下再次改变。

这在用户希望提高车辆识别号直到VOUT达到特定级别的应用程序中非常有用(参见图20)。在车辆识别号上升的过程中,不需要连续获取车辆识别号。轨道可以保持在较低的位置,并且只有当VOUT到达期望的电压是轨道带来的高。在此阶段,开始获取车辆识别号。

在所示的示例中,pin驱动器的输出需要一个所需的电压。这个电压由比较器的一个输入来表示。微控制器/微处理器通过DAC提高车辆识别号上的输入电压。当车辆识别号上的电压升高时,磁道保持在低位,这样车辆识别号就不会被连续获取。当引脚驱动器的输出达到所需电压时,比较器输出开关。然后μC/μP知道需要输入什么代码才能在DUT处获得所需的电压。轨迹输入现在变高,部件开始获取车辆识别号。在这一阶段,在获得车辆识别号之前,车辆的繁忙程度会降低。然后,输出缓冲器从VIN切换到DAC的输出。

操作模式

AD5532可用于四种不同的操作模式。这些模式由两个模式位(串行字的前两位)设置。

1、ISHA模式

在这种模式下,一个信道被寻址,该信道获取VIN上的电压。此模式需要10位写入(见图21a)来寻址相关信道(VOUT0–VOUT31,偏移信道或所有信道)。首先写入MSB。

2、DAC模式

在这个标准模式下,所选的DAC寄存器被串行加载。这需要24位写入(10位寻址相关的DAC加上额外的14位DAC数据)。首先写入MSB。在DAC模式下,用户必须允许在两次连续写入之间间隔400 ns(分钟)。

3、获取和回读模式

此模式允许用户获取车辆识别号(VIN)并在特定的DAC寄存器中读取数据。相关信道被寻址(10位写入,MSB优先),并且在16μs(最大)内获取VIN。

在采集之后,在同步的下一个下降沿之后,相关DAC寄存器中的数据以14位串行格式被时钟输出到DOUT线上。在DAC寄存器数据可以被计时之前,必须经过完整的采集时间。

4、回读模式

同样,这是一种回读模式,但不执行采集。相关信道被寻址(10位写入,首先是MSB),在同步的下一个下降沿,相关DAC寄存器中的数据以14位串行格式被时钟输出到DOUT行。用户必须允许在10位写入的最后一个SCLK下降沿和14位回读的同步下降沿之间存在400 ns(最小值)。连续的读写单词如图21所示。

此功能允许用户读取任何通道的DAC寄存器代码。在DAC模式下,这在验证写入周期时非常有用。在ISHA模式下,如果系统已经校准,并且用户想知道DAC中的什么代码对应于VOUT上的期望电压,则回读是有用的。如果再次需要此电压,用户可以直接将代码输入到DAC寄存器,而无需经过采集序列。

串行接口

串行接口允许轻松地与大多数微控制器和DSP接口,例如PIC16C、PIC17C、QSPI、SPI、DSP56000、TMS320和ADSP-21xx,而无需任何胶水逻辑。当连接到8051时,SCLK必须反转。微处理器接口部分说明了如何与一些流行的dsp和微控制器接口。图4、图5和图6显示了对AD5532进行串行读写的时序图。串行接口可与连续和非连续串行时钟一起工作。SYNC的第一个下降沿重置一个计数器,该计数器对串行时钟的数量进行计数,以确保正确的位数在串行移位寄存器中移入和移出。同步时的任何其他边都将被忽略,直到正确的位数移入或移出。选定模式的正确位数移入或移出后,SCLK将被忽略。为了进行另一个串行传输,计数器必须通过同步下降沿复位。

在readback中,在同步导致DOUT离开其高阻抗状态,数据被时钟输出到DOUT线上以及随后的SCLK上升沿上。在第14个SCLK的下降沿上,双针回到高阻抗状态。数据在下降沿后的第一个SCLK下降沿上被锁定同步信号和随后的SCLK下降边缘。在回读期间,忽略DIN。串行接口可以在接收到同步信号的下降沿之前,不要将数据移入或移出。

并行接口(仅ISHA模式)

SE/PAR位必须绑低,以使并行接口和禁用串行接口。如表11所述,并行接口由9个管脚控制。

微处理器接口

AD5532至ADSP-21xx接口

ADSP-21xx DSP易于与AD5532接口,无需额外的逻辑。

启用运动后,通过将一个字写入TX寄存器来启动数据传输。在写入序列中,数据在DSP串行时钟的每个上升沿上计时,并在其SCLK的下降沿上计时到AD5532。在回读中,16位数据从每个SCLK上升沿上的AD5532中时钟输出,并在SCLK上升沿上时钟输入DSP。忽略DIN。在这种配置中,有效的14位数据集中在16位RX寄存器中。运动控制寄存器的设置应如表12所示。

图22显示了连接图。

AD5532至MC68HC11

MC68HC11上的串行外围接口(SPI)配置为主模式(MSTR)=1,时钟极性位(CPOL)=0,时钟相位位(CPHA)=1。通过写入SPI控制寄存器(SPCR)来配置SPI—请参阅。68HC11的SCK驱动AD5532的SCLK,MOSI输出驱动AD5532的串行数据线(DIN),MISO输入由DOUT驱动。这个68HC11用户手册同步信号来自端口线(PC7)。当数据被发送到AD5532时,同步线被取低(PC7)。显示在MOSI输出上的数据在SCK下降沿上是有效的。68HC11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。传送在ISHA模式下,必须左对齐SPDR寄存器中的数据。必须将PC7拉低才能开始传输。在其他读/写循环发生之前,它会被调高并再次调低。图23显示了一个连接图。

AD5532至PIC16C6x/7x

PIC16C6x/7x同步串行端口(SSP)被配置为时钟极性位为0的SPI主机。这是通过写入同步串行端口控制寄存器(SSPCON)来完成的。请参阅PIC16/17微控制器用户手册。在此示例中,I/O端口RA1用于脉冲同步并启用AD5532的串行端口。此微控制器在每个串行传输操作期间仅传输8位数据;因此,根据模式,需要两个或三个连续的读/写操作。图24显示了连接图。

AD5532至8051

AD5532需要与串行数据同步的时钟。因此,8051串行接口必须在模式0下操作。在这种模式下,串行数据通过RXD进入和退出,并且在TXD上输出移位时钟。图25显示了8051是如何连接到AD5532的。因为AD5532将移位时钟上升沿上的数据移出,并将数据锁定在下降沿上,所以移位时钟必须反转。AD5532要求其数据首先具有MSB。因为8051首先输出LSB,所以发送例程必须考虑到这一点。

应用电路

典型ATE系统中的AD5532

AD5532非常适合用于自动测试设备。需要几个dac来控制pin驱动器、比较器、有源负载和信号定时。传统上,在这个应用中使用采样和保持装置。

AD5532有几个优点:不需要刷新,没有下垂,消除基座误差,不需要额外的过滤来消除故障。总体而言,在较小的区域实现了更高级别的集成(见图26)。

典型应用电路(DAC模式)

AD5532可用于许多需要大量DAC来执行控制和测量功能的光网络应用。在图27所示的示例中,AD5532的输出被放大,并用于控制驱动器,以确定光开关中MEMS反射镜的位置。每个镜子的准确位置是用传感器测量的。传感器读数使用四个双4通道矩阵开关(ADG739)混合,并反馈到8通道14位ADC(AD7856)。

控制回路由ADSP-2191M驱动,16位定点DSP,3个运动接口和2个SPI端口。DSP使用其中一些串行端口将数据写入DAC,控制多路复用器,并从ADC读取数据。

典型应用电路(ISHA模式)

AD5532可用于设置32个通道上的电压电平,如以下电路所示。AD780为AD5532和AD5541 16位DAC提供3 V参考电压。一个简单的3线接口用于写入AD5541。由于AD5541的输出电阻为6.25 kΩ(典型值),因此对车辆识别号引脚处的电容进行充放电所需的时间非常长。因此,AD820用于缓冲DAC输出。请注意,在布置电路时,务必将车辆识别号和重新加注上的噪音降至最低。

电源去耦

在任何精度很重要的电路中,仔细考虑电源和接地回路布局有助于确保额定性能。安装AD5532的印刷电路板的设计应使模拟和数字部分分开并限制在板的某些区域。如果AD5532在一个系统中,多个设备需要一个AGND到DGND的连接,则该连接应仅在一个点上进行。星形接地点应尽可能靠近设备。对于带有多个管脚(VSS、VDD、AVCC)的电源,建议将这些管脚绑在一起。AD5532应具有10μF并联的充足电源旁路,每个电源上的0.1μF应尽可能靠近封装,理想情况下应紧靠设备。10μF电容器为钽珠型。0.1μF电容器应具有低有效串联电阻(ESR)和有效串联电感(ESI),如提供高频低阻抗接地路径的普通陶瓷类型,以处理内部逻辑开关产生的瞬态电流。

AD5532的电源线应使用尽可能大的轨迹,以提供低阻抗路径,并减少故障对电源线的影响。快速开关信号,如时钟,应使用数字接地屏蔽,以避免向电路板的其他部分辐射噪声,且不得在参考输入附近运行。在DIN线和SCLK线之间布线的地线有助于减少它们之间的串扰(多层板上不需要,因为有一个单独的接地平面,但分开这些线有助于减少串扰)。

注意,必须将车辆识别号和重新加注管路上的噪音降至最低。特别是为了获得最佳的ISHA性能,车辆识别号线必须保持无噪音。根据电路板的噪声性能,可能需要在车辆识别号线上安装一个噪声滤波电容器。如果这个电容器是必要的,那么为了获得最佳吞吐量,可能需要缓冲驱动VIN的源。避免数字和模拟信号交叉。板的相对侧上的痕迹应彼此成直角。这减少了通过电路板的馈通效应。到目前为止,微条技术是最好的,但双面板并不总是可行的。在这种技术中,电路板的组件侧专用于接地平面,而信号线则放置在焊料侧。

正如所有薄包装的情况一样,必须小心避免弯曲包装,并避免在组装过程中包装表面上的点载荷。

外形尺寸




















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