AD5533结合了32通道电压转换功能具有无限输出保持能力

特征

无限采样和保持能力，精度达到0.018%；高集成度：12 12平方毫米LFBGA中的32通道SHA；每通道采集时间最长16秒；可调电压输出范围；输出电压跨度10V；输出阻抗0.5；回读功能；与dsp/微控制器兼容的串行接口；并行接口；温度范围-40C至+85C。

应用

水平设置；仪表；自动测试设备；工业控制系统；数据采集；低成本I/O。

一般说明

AD5533结合了32通道电压转换功能具有无限输出保持能力。模拟输入电压在公共输入管脚上，对vin进行采样，并将其数字表示传输到选定的dac寄存器。为这个担保然后更新dac以反映dac的新内容登记。通道选择通过并行地址完成输入a0–a4或通过串行输入端口。输出电压范围由管脚中的offs_处的偏移电压确定以及输出放大器的增益。它被限制在一个范围内从vss+2v到vdd–2v，因为输出放大器。装置在AVCC=5V±5%，DVCC=2.7V至5.25伏，vss=-4.75伏至-16.5伏，vdd=8伏至16.5伏需要一个稳定的3伏参考电压和一个偏移量电压接通断开。

产品亮点

1、无限下垂样品和保持能力。

2.AD5533采用74导LFBGA封装，带有机身尺寸为12 mm×12 mm。

术语

车辆识别号到车辆识别号非线性

这是一个与通过VIN端点和VOUT传输函数端点的直线的最大偏差的度量。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5。

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。见图5。计算如下：

其中

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

直流电源抑制比（psrr）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

这是一个通道输出电平的直流变化，以响应所有其他通道输出的满标度变化。以微伏表示。

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。

结算时间

这是从输入电压的0 V–3 V阶跃变化开始至输出稳定在±0.35%范围内的时间。

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，并在数字输入引脚上以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。单位为nv/（√）1/2。

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。

功能描述

AD5533可以认为是由一个ADC和32个DAC组成的一个包。输入电压vin被采样并转换成数字字。数字结果被加载到一个DAC寄存器中，并被转换成模拟输出电压（VOUT0–VOUT31）。由于信道输出电压是dac的有效输出，因此没有与其相关联的下垂。只要保持设备的电源，输出电压将保持恒定，直到该通道再次寻址。

要更新单个通道的输出电压，需要在公共输入引脚vin上设置新的电压电平。然后通过并行端口或串行端口寻址所需的信道。当信道地址被加载时，只要磁道高，电路就开始获取正确的代码加载到dac，以便dac输出与vin上的电压匹配。忙碌的引脚变低，并保持如此，直到采集完成。在采集期间，输出缓冲区的非转换输入与vin相关联，以避免在dac获取正确代码时产生虚假输出。采集在最大16微秒内完成。忙碌引脚变高，更新的DAC输出假定控制输出电压。dac的输出电压连接到输出缓冲器的非旋转输入端。只要设备的电源保持不变，保持的电压将无限期地保持在输出引脚上，而不会下降。

通电时，所有DAC（包括偏移通道）均加载零。DAC的输出通常为50 mV（负满标度）。如果off撸in引脚由车载偏移信道驱动，则输出vout0至vout31也处于50 mV通电状态，因为off撸in=50 mV（vout=3.52×vdac–3.52×voffs撸in=176 mV–126 mV=50 mV）。

模拟输入

等效模拟输入电路如图11所示。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。至关重要的是，外部电源可以在信道选择的1μs–2μs范围内对该附加电容充电/放电，以便能够准确地获取车辆识别号。因此，建议使用低阻抗电源。

大的源阻抗将显著影响adc的性能。这可能需要使用输入缓冲放大器。

输出缓冲级增益和偏移

输出缓冲级的功能是将dac的0v-3v输出转换到更宽的范围。这是通过将DAC输出增加3.52，并通过引脚中的电压开关来抵消电压来实现的。

VDACI是DAC的输出，voffs是pin中off处的电压。

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。所需的偏置电压在车辆识别号（vin）上设置，并由偏置dac获取。该偏移信道的dac输出直接连接到off_out。通过将off_out连接到off_，该偏移电压可被用作32个输出放大器的偏移电压。重要的是要选择的偏移量，使VOUT是在最大额定值。

复位功能

AD5533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50 ns至150 ns的低通脉冲来实现的。如果所施加的脉冲小于50ns，则假定为故障，不进行任何操作。如果所施加的脉冲大于150ns，则该管脚在所选通道上采用其跟踪功能，车辆识别号（vin）切换到输出缓冲器，直到轨道上升沿时，才会在通道上进行采集。

轨道功能

正常情况下，在SHA操作模式下，磁道保持在高位，信道在寻址时开始获取。但是，如果在信道寻址时，磁道较低，则将车辆识别号（vin）切换到输出缓冲区，直到磁道上升沿，才在信道上进行采集。在此阶段，忙碌引脚将变低，直到采集完成，此时，DAC假定对输出缓冲器的电压进行控制，并且车辆识别号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（图12）。在车辆识别号上升的过程中，不需要连续获取车辆识别号。轨道可以保持低电压，只有当VOUT达到其所需电压时，轨道才会升高。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。在获得车辆识别号（vin）之前，忙碌状态会变低。当busy变高时，输出缓冲区从vin切换到dac的输出。

操作模式

AD5533可用于三种不同的模式。这些模式由两个模式位（串行字的前两位）设置。01选项（DAC模式）不适用于AD5533。如果您尝试设置DAC模式，AD5533将进入测试模式，需要24小时写入才能清除该模式。

1、SHA模式

在这个标准模式中，一个通道被寻址，该通道获取车辆识别号上的电压。此模式需要10位写入来寻址相关信道（VOUT0–VOUT31、偏移信道或所有信道）。首先写入msb。

2、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，首先是msb），并且在16微秒（最大值）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。在回读期间，忽略din。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。

3、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允许400 ns（最小值）。连续的读写单词如图13所示。

此功能允许用户读取任何通道的DAC寄存器代码。如果系统已校准，并且用户想知道DAC中的哪个代码对应于VOUT上的所需电压，则回读非常有用。

接口串行接口

SE/PAR引脚被捆绑在高电平以启用串行接口并禁用并行接口。串行接口由四个管脚控制，如下所示：同步，din，sclk

标准3线接口引脚。同步管脚与并行接口的CS功能共享。

丁出局

数据输出引脚，用于读取DAC寄存器的内容。数据在SCLK上升沿上计时，在SCLK下降沿上有效。

校准位

当此值高时，所有32个通道同时获取车辆识别号。然后，采集时间为45微秒（典型值），并且可以降低精度。

偏移选择位

如果该位设置为高，则选择偏移通道，忽略位A4–a0。

测试位

必须将此值设置为低，才能使零件正常工作。

A4–A0

用于对32个通道中的任何一个进行寻址（A4=msb of address，a0=lsb）。

DB13–DB0

在这两种回读模式中，它们都用于从寻址dac寄存器读取14位字。

串行接口的设计允许与大多数微控制器和DSP（如PIC16C、PIC17C、QSPI、SPI、DSP56000、TMS320和ADSP-21XX）轻松接口，无需任何胶水逻辑。当连接到8051时，SCLK必须反转。微处理器/微控制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3和4显示了串行读写AD5533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。一旦正确的位数被移入或移出，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。在回读中，同步下降沿后的第一个上升sclk边缘导致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。数据在同步信号下降沿之后的第一个sclk下降沿和随后的sclk下降沿上被锁定。串行接口在接收到同步信号的下降沿之前不会将数据移入或移出。

并行接口

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

CS

有效低包选择引脚。此引脚与串行接口的同步功能共享。

WR

有效低写入引脚。地址引脚上的值锁定在wr的上升沿上。

A4–A0

五个地址管脚（A4=地址的msb，a0=lsb）。它们用于寻址相关信道（可能是32个）。

偏移选择

偏移选择销。这与串行接口中的偏移选择位具有相同的功能。当它为高时，偏移信道被寻址，而A4–a0上的地址被忽略。

Cal

与串行接口中的校准位功能相同。当该引脚高时，所有32个通道同时获取车辆识别号。

微处理器接口

AD5533至ADSP-21xx接口

ADSP-21XX系列的DSP易于与AD5533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打卡，并在其sclk的下降沿上打卡到ad5533。在回读中，16位数据从SCLK每个上升沿上的AD5533中时钟输出，并在SCLK上升沿上时钟输入DSP。忽略din。使用此配置时，有效的14位数据将集中在16位RX寄存器中。运动控制寄存器的设置如下：

tfsw=rfsw=1，交替帧

invrfs=invtfs=1，有效低帧信号

dtype=00，右对齐数据

ISCLK=1，内部串行时钟

tfsr=rfsr=1，每字帧一帧

irfs=0，外部帧信号

itfs=1，内部帧信号

slen=1001，10位数据字（SHA模式写入）slen=1111，16位数据字（回读模式）图14显示了连接图。

AD5533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和时钟相位位（CPHA）=1。SPI通过写入SPI控制寄存器（SPCR）进行配置-请参阅68HC11用户手册。68HC11的SCK驱动AD5533的SCLK，MOSI输出驱动AD5533的串行数据线（DIN），MISO输入由DOUT驱动。同步信号来自端口线（PC7）。当数据被发送到ad5533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。为了在SHA模式下传输10个数据位，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。在进行任何进一步的读/写循环之前，它会被调高并再次调低。连接图如图15所示。

AD5533至PIC16C6X/7X

PIC16C6X同步串行端口（ssp）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。请参阅用户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AD5533的串行端口。该微控制器在每个串行传输操作期间仅传输8位数据；因此，10位写入和14位回读需要两个连续的读/写操作。图16显示了连接图。

AD5533至8051

AD5533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，在TXD上输出移位时钟。图17显示了8051是如何连接到AD5533的。因为AD5533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。AD5533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AD5533

AD5533无限采样和保持非常适合用于自动测试设备。需要几个SHA来控制引脚驱动器、比较器、有源负载和信号定时。传统上，在这个应用中使用了带有下垂的采样和保持装置。这些需要刷新以防止电压漂移。

AD5533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，在较小的区域实现更高级别的集成，见图18。

典型应用电路

AD5533可用于设置32个通道上的电压电平，如下图所示。AD780为AD5533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。DAC输出由AD820缓冲。布置此电路时，必须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AD5533的印刷电路板的设计应使模拟和数字部分分开，并限制在电路板的某些区域。如果AD5533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。AD5533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），与提供高频低阻抗接地路径的普通陶瓷类型一样，以处理内部逻辑开关产生的瞬态电流。

AD5533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。时钟等快速开关信号应使用数字接地屏蔽，以避免将噪声辐射到电路板的其他部分，且不得在参考输入附近运行。在din线和sclk线之间布线的地线将有助于减少它们之间的串扰（多层板上不需要，因为将有一个单独的接地平面，但将这些线分开将有助于减少串扰）。必须尽量减少车辆识别号和重新加注管路上的噪音。

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。微带技术是目前为止最好的，但并不总是可能与双面板。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。