全面解析AD7237/AD7247：雙12位DAC的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是至關(guān)重要的組件，它影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能和精度。今天，我們就來(lái)深入探討Analog Devices推出的兩款雙12位DAC——AD7237和AD7247，看看它們具備哪些特性以及如何在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)用。

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器件概述

AD7237/AD7247是一款集成在單片CMOS芯片上的完整雙12位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器，自帶輸出放大器和齊納電壓基準(zhǔn)，無(wú)需外部微調(diào)即可達(dá)到規(guī)定的全部性能。它有單電源或雙電源兩種供電模式，功耗較低（單電源供電時(shí)典型值為165mW ），采用先進(jìn)的線性兼容CMOS (( LC^{2} MOS )) 混合技術(shù)工藝，結(jié)合了精密雙極電路和低功耗CMOS邏輯。

產(chǎn)品特性

1. 高度集成：包含兩個(gè)12位CMOS DAC、片上電壓基準(zhǔn)、輸出放大器和基準(zhǔn)緩沖放大器。
2. 多樣的加載結(jié)構(gòu)：AD7247具備并行加載結(jié)構(gòu)，而AD7237采用(8 + 4)加載結(jié)構(gòu)。
3. 靈活的供電選擇：支持單電源或雙電源操作，單電源時(shí)可提供0至 +5 V和0至 +10 V兩種輸出范圍；雙電源時(shí)除上述范圍外，還能提供 ±5 V輸出范圍。
4. 小尺寸封裝：提供24引腳的塑料和密封雙列直插式封裝（DIP）以及24引腳小外形封裝（SOIC），節(jié)省空間并提高可靠性。

技術(shù)細(xì)節(jié)

靜態(tài)性能

分辨率為12位，相對(duì)精度可達(dá) ±1/2 LSB（AD7247）或 ±1 LSB（AD7237），差分非線性度最大為 ±0.9 LSB，保證了單調(diào)特性。單極偏移誤差和雙極零誤差等指標(biāo)也都控制在較小范圍內(nèi)。

基準(zhǔn)相關(guān)

片上基準(zhǔn)輸出電壓為5V，不同版本有一定的電壓范圍，如J、K、A、B版本為4.97/5.03 V，S、T版本為4.95/5.05 V，溫度系數(shù)典型值為 ±25 ppm/°C。同時(shí)，還支持外部基準(zhǔn)輸入，輸入范圍為4.95/5.05 V。

數(shù)字輸入

數(shù)字輸入高電平電壓 (V{INH}) 最小為2.4V，低電平電壓 (V{INL}) 最大為0.8V，輸入電流和電容也有明確的規(guī)格。

模擬輸出

輸出范圍可通過引腳選擇，輸出阻抗典型值為0.5Ω。在交流特性方面，電壓輸出建立時(shí)間在不同版本和條件下有所不同，數(shù)字到模擬的毛刺脈沖、數(shù)字饋通和數(shù)字串?dāng)_等指標(biāo)也有明確規(guī)定。

功耗要求

單電源供電時(shí)，電源電壓為 +15V ± 5%；雙電源供電時(shí)，(V{DD}) 為 +15V ± 5%，(V{SS}) 為 -15V ± 5%，且對(duì)輸出空載電流有相應(yīng)規(guī)定。

時(shí)序特性

對(duì)于不同的輸入信號(hào)，如CS到WR的建立時(shí)間、保持時(shí)間，WR脈沖寬度，LDAC脈沖寬度等都有嚴(yán)格的時(shí)間要求。

接口邏輯

AD7247

內(nèi)部為每個(gè)DAC配備一個(gè)單獨(dú)的并行12位鎖存器，可視為兩個(gè)獨(dú)立的DAC。通過 (CSA)、(CSB) 和 (WR) 控制數(shù)據(jù)的加載，所有控制信號(hào)為電平觸發(fā)，輸入數(shù)據(jù)在 (WR) 上升沿鎖存到相應(yīng)的鎖存器。

AD7237

輸入加載結(jié)構(gòu)適合與8位數(shù)據(jù)總線的微處理器接口。每個(gè)DAC包含兩個(gè)12位鎖存器（輸入鎖存器和DAC鎖存器），輸入鎖存器又分為一個(gè)最低有效8位鎖存器和一個(gè)最高有效4位鎖存器。(CS)、(WR)、(A0) 和 (A1) 控制數(shù)據(jù)加載到輸入鎖存器，(LDAC) 控制數(shù)據(jù)從輸入鎖存器傳輸?shù)紻AC鎖存器，且 (LDAC) 信號(hào)為異步的，獨(dú)立于 (WR)。

電路信息

D/A部分

由高度穩(wěn)定的薄膜電阻和高速NMOS單刀雙擲開關(guān)組成兩個(gè)12位電壓模式D/A轉(zhuǎn)換器，參考電壓 (REF IN) 內(nèi)部經(jīng)過單位增益放大器緩沖后再應(yīng)用到轉(zhuǎn)換器，輸出電壓極性與參考電壓相同，支持單電源操作。

內(nèi)部基準(zhǔn)

采用片上溫度補(bǔ)償埋入式齊納基準(zhǔn)，工廠調(diào)整到5V（S、T版本為 ±50 mV，其他版本為 ±30 mV），可用于為D/A轉(zhuǎn)換器提供參考電壓和為雙極性輸出提供偏移電壓，還能為外部負(fù)載提供最高500 μA的電流。

外部基準(zhǔn)

在某些應(yīng)用中，用戶可使用系統(tǒng)基準(zhǔn)或其他外部基準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)AD7237/AD7247的參考輸入，例如AD586 5V參考源就是理想的外部參考。

運(yùn)算放大器部分

電壓模式D/A轉(zhuǎn)換器的輸出經(jīng)過一個(gè)同相CMOS放大器緩沖，通過 (R_{OFS}) 輸入可選擇不同的輸出電壓范圍，該放大器可單 +15V電源供電，也可雙電源（±15V）供電，以實(shí)現(xiàn) -5V到 +5V的雙極性輸出范圍。

應(yīng)用配置

單極性配置

• 0V 到 +5V：將 (R{O FSA}) 或 (R{OFSB}) 連接到 (V{outA }) 或 (V{OUTB }) ，可單電源或雙電源供電。
• 0V 到 +10V：將 (R{O F S A}) 或 (R{O F S B}) 連接到AGND（AD7247連接到GND），同樣可單電源或雙電源供電。

雙極性配置

實(shí)現(xiàn) -5V到 +5V的輸出范圍，需將 (R{O F S A}) 或 (R{OFSB}) 連接到REF IN，且必須雙電源供電。

微處理器接口

AD7247

可與ADSP - 2101 DSP處理器、8086和68000 16位微處理器等進(jìn)行接口，通過內(nèi)存映射方式，為每個(gè)DAC分配獨(dú)立的內(nèi)存地址，以單指令將12位數(shù)據(jù)寫入所選DAC鎖存器。

AD7237

適合與8位數(shù)據(jù)總線的微處理器接口，如8085A/8088、68008、6502/6809等。數(shù)據(jù)右對(duì)齊，通過微處理器地址總線的兩個(gè)最低位地址線驅(qū)動(dòng) (A0) 和 (A1) 輸入，需要五個(gè)獨(dú)立的內(nèi)存地址，分兩次寫入操作將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的輸入鎖存器。

總結(jié)

AD7237/AD7247憑借其高集成度、靈活的供電和輸出范圍選擇、多樣的接口方式等優(yōu)點(diǎn)，在眾多電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中都能發(fā)揮出色的性能。無(wú)論是需要高精度單極性輸出，還是雙極性輸出的應(yīng)用，都能從這兩款DAC中找到合適的解決方案。不過，在使用過程中，對(duì)于靜電放電（ESD）要格外注意，因?yàn)樵撈骷?duì)ESD敏感，未連接的器件需妥善存儲(chǔ)在導(dǎo)電泡沫或分流器中，插入器件前要將保護(hù)泡沫放電。

作為電子工程師，你在實(shí)際設(shè)計(jì)中是否使用過類似的DAC器件？在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。