AD5543/AD5553是电流输出/串行输入，16/14位DAC

特征

16位分辨率AD5543；14位分辨率AD5553；±1 LSB DNL；±2用于AD5543的LSB INL；±1 LSB INL用于AD5553；低噪声12 nV/√Hz；低功率，IDD=10  A；0.5  s沉淀时间；4Q乘参考输入；2毫安满标度电流
20%，VREF=10伏；内置RFB有助于电压转换；3线接口；超紧凑型MSOP-8和SOIC-8封装。

应用

自动测试设备；仪表；数字控制校准；工业控制可编程逻辑控制器。

一般说明

AD5543/AD5553是精密的16/14位、低功耗、电流输出、小外形因数数模转换器，设计用于在一个5V电源和一个±10V倍频参考电压下工作。

应用的外部参考VREF确定满标度输出电流。当与外部运放结合时，内部反馈电阻器（RFB）有助于R-2R和温度跟踪以实现电压转换。

串行数据接口使用串行数据输入（SDI）、时钟（CLK）和芯片选择（CS）提供高速、3线微控制器兼容的输入。

AD5543/AD5553采用超紧凑型（3 mm*4.7 mm）MSOP-8和SOIC-8封装。

功能框图

AD5543/AD5553–典型性能特征

电路操作

AD5543/AD5553包含16/14位、电流输出、数模转换器、串行输入寄存器和DAC寄存器。两个转换器都使用3线串行数据接口。

D/A转换器段

DAC架构使用了电流控制的R-2R梯形图设计。图4显示了典型的等效DAC结构。DAC包含一个与外部运算放大器一起使用的匹配反馈电阻器（见图5）。通过RFB和IOUT端子分别连接到运算放大器输出和逆变节点，可以实现如下精确的电压输出：

注意，输出电压极性与直流参考电压的VREF极性相反。

这些数模转换器设计用于在负或正参考电压下工作。VDD电源引脚仅由内部逻辑用于驱动DAC开关的“开”和“关”状态。

注意，匹配开关与内部5 kΩ反馈电阻器串联使用。如果用户试图测量RFB，则必须向VDD供电以实现连续性。

这些数模转换器也被设计用来容纳交流参考输入信号。AD5543可在-12 V至+12 V范围内调节输入参考电压。参考电压输入显示恒定的标称输入电阻值为5 kΩ，±30%。DAC输出（IOUT）依赖于代码，产生各种电阻和电容。外部放大器的选择应考虑AD5543在放大器的反向输入节点上产生的阻抗变化。反馈电阻与DAC梯形电阻并联，控制输出电压噪声。为了保持良好的模拟性能，建议电源绕过0.01μF至0.1μF陶瓷或片式电容器，并与1μF钽电容器并联。由于电源的频率抑制比降低，用户必须避免使用开关电源。

串行数据接口

AD5543/AD5553使用3线（CS、SDI、CLK）串行数据接口。新的串行数据以16位数据字格式输入AD5543的串行输入寄存器。首先加载MSB。表II定义了16个数据字位。根据接口定时规范中规定的数据设置和保持时间要求，数据放置在SDI引脚上，并在CLK正时钟边缘的寄存器中计时。当CS引脚被选通以将串行寄存器数据传输到DAC寄存器时，只有最后16位进入串行寄存器。由于大多数微控制器以8位字节输出串行数据，因此可以将两个数据字节写入AD5543/AD5553。加载串行寄存器后，CS的上升沿将串行寄存器数据传输到DAC寄存器；在此选通期间，不应切换CLK。对于AD5553，16位时钟周期，忽略两个LSB。

ESD保护电路

所有逻辑输入引脚都包含反偏ESD保护齐纳二极管，如图6所示，齐纳二极管接地（GND）和VDD。

PCB布局和电源旁路

采用紧凑、最小引线长度的PCB布局设计是一个很好的实践。通向输入端的导线应尽可能短，以尽量减小红外损耗和杂散电感。

为了获得最佳的稳定性，还必须使用高质量的电容器绕过电源。应使用0.01μF至0.1μF的片状或片状陶瓷电容器绕过设备的电源线。还应在电源处使用低ESR 1μF至10μF的钽或电解电容器，以尽量减少瞬态干扰并滤除低频纹波VREF和RFB之间的PCB金属轨迹也应匹配，以最小化增益误差。

应用稳定性

在I-to-V配置中，DAC的输出端和运放的逆变节点必须尽可能地连接在一起，并且必须采用合适的PCB布局技术。由于每一个代码变化都对应于一个阶跃函数，因此如果运算放大器具有有限的GBP并且在逆变节点处存在过大的寄生电容，则可能会出现增益峰值。

如图7所示，可以添加可选补偿电容器C1以保持稳定性。C1应根据经验确定，但20 pF通常足以补偿。

正电压输出

为了获得正电压输出，由于电阻器的公差误差，与通过反向放大器的输出反转相比，对DAC的输入施加负参考是首选的。为了产生一个负参考，参考可以通过运放进行电平移位，使参考的VOUT和GND引脚分别成为虚拟接地和-2.5v（见图8）。

双极输出

AD5543/AD5553本质上是一个2象限乘法D/a转换器。也就是说，它可以很容易地设置为单极输出操作。满标度输出极性与参考输入电压成反比。

在某些应用中，可能需要产生全四象限乘法能力或双极输出摆幅。通过使用配置为求和放大器的附加外部放大器U4，这很容易实现（见图9）。在该电路中，第二放大器U4提供2的增益，该增益将输出跨距幅度增加到5v。使用与参考电压2.5v偏移的外部放大器偏置可产生完整的四象限乘法电路。该电路的传输方程表明，当输入数据（D）从代码0（VOUT=-2.5 V）递增到中刻度（VOUT=0 V）再到满刻度（VOUT=+2.5 V）时，会产生正负输出电压。

对于AD5543，电阻容限成为用户应注意的主要误差。

可编程电流源

图10显示了一个多功能的V-I转换电路，使用了一个改进的霍尔电流泵。除了提供精确的电流转换外，该电路还支持双向电流流和高压合规性。该电路可用于负载高达500Ω的4至20毫安电流变送器。如图10所示，如果电阻网络匹配，负载电流为：

右3在理论上可以使小电流达到所需的U3输出电流驱动能力。这种电路是多功能的，因此AD8510可以±两个方向的20毫安，电压柔度接近15伏，这主要受到U3的供电电压的限制。但是，用户必须注意补偿。如果没有C1，可以显示输出阻抗变为：

如果电阻完全匹配，则ZO是无限的，这是理想的，并且表现为理想的电流源。另一方面，如果它们不匹配，ZO可以是正的，也可以是负的。负的会引起振荡。因此，需要C1来防止振荡。对于关键应用，C1可以根据经验找到，但通常落在少数pF的范围内。

外形尺寸8-铅微粒体包[MSOP]（RM-8）

尺寸单位为毫米