AD7237A和AD7247A双12位DA

这份文件是关于Analog Devices公司生产的AD7237A和AD7247A双12位DACPORTs（数字模拟转换器）的技术手册。以下是其核心内容的概要：

1. 产品概述：

   • AD7237A/AD7247A是单芯片上的双12位DACPORTs。
   • 设计紧凑，节省空间，提高可靠性。
   • 改进的接口时间，易于与现代微处理器直接接口。
   • 支持12V至15V的宽电源电压范围。

2. 主要特性：
   AD7237A和AD7247A是Analog Devices公司生产的高性能双12位数字模拟转换器（DAC），具有以下主要特性：

    1. **双12位DACPORTs**：这两款芯片在单一芯片上集成了两个12位的DACPORTs，提供了高精度的模拟输出。
    
    2. **片上电压参考和输出放大器**：芯片内置了电压参考和输出放大器，无需外部组件即可实现稳定的参考电压和放大功能。
    
    3. **改进的AD7237/AD7247**：与前代产品相比，AD7237A/AD7247A在操作电压范围、接口速度和参考电压变化方面都有所改进。
    
    4. **宽电源电压范围**：支持从12V到15V的电源电压，使得这两款芯片能够适应多种电源环境。
    
    5. **快速接口时间**：具有较快的接口时间，可以实现与现代微处理器的直接接口，无论是8位还是16位数据总线结构。
    
    6. **低功耗**：在单电源操作下，典型功耗仅为165mW，适合功耗敏感的应用。
    
    7. **单电源或双电源操作**：这两款芯片支持单电源或双电源操作，提供了灵活性，以适应不同的系统设计需求。
    
    8. **输出结构**：AD7247A具有(8+4)的加载结构，而AD7237A具有单或双电源操作的双重缓冲接口结构。
    
    9. **高速数据锁存器和接口逻辑**：内置高速数据锁存器和接口逻辑，确保数据的快速和准确传输。
    
    10. **REF OUT/REF IN功能**：提供REF OUT/REF IN功能，允许使用片上5V参考电压或外部参考电压作为部分的参考电压。
    
    11. **多种输出范围**：在单电源操作下，提供0V至+5V和0V至+10V的输出范围；在双电源操作下，除了上述范围外，还提供额外的±5V范围。
    
    12. **输出放大器能力**：输出放大器能够跨越2kΩ负载到GND提供+10V的电压。
   

这些特性使得AD7237A和AD7247A成为适用于多种应用的高性能DAC解决方案，包括但不限于工业控制、医疗设备、通信系统和数据采集系统。

3. 一般描述：

   • 增强版的行业标准AD7237/AD7247。
   • 操作电压范围从12V到15V，接口时间更快。
   • 无需外部用户调整即可达到完全规格性能。
   • 微处理器兼容，具有高速数据锁存器和接口逻辑。

4. 技术规格：

   • 分辨率：12位。
   • 相对精度：最大±1/2 LSB。
   • 差分非线性：最大±0.9 LSB。
   • 单极性偏移误差：最大±4 LSB。
   • 参考输出：4.97/5.03V至4.95/5.05V。
   • 数字输入电压：2.4V至VDD。
   • 模拟输出电阻：15/30kΩ。
   • 电源要求：VDD +10.8/+16.5V至+11.4/+15.75V，IDD最大15mA。

5. 定时特性：

   • 数据有效到写入保持时间：最小10ns。
   • LDAC脉冲宽度：最小5ns。

6. 绝对最大额定值：

   • 电源电压：-0.3V至+17V。
   • 工作温度范围：工业级（A, B版本）-40°C至+85°C，扩展级（T版本）-55°C至+125°C。

7. 引脚功能描述：
   AD7237A和AD7247A的引脚功能描述如下：

AD7237A的引脚功能：

1. **REF IN/A (引脚1)**：DAC A的电压参考输入。DAC A的参考电压应用于此引脚，并在应用于DAC之前内部缓冲。

2. **REF OUT (引脚2)**：电压参考输出。内部5V模拟参考电压在此引脚提供。若要使用内部参考，应将REF OUT连接至REF IN/A和REF IN/B。

3. **REF IN/B (引脚3)**：DAC B的电压参考输入。DAC B的参考电压应用于此引脚，并在应用于DAC之前内部缓冲。

4. **ROFSB (引脚4)**：DAC B的输出偏移电阻。此输入配置DAC B的输出范围。根据不同的连接，可选择不同的输出电压范围。

5. **VOUTB (引脚5)**：DAC B的模拟输出电压。这是缓冲放大器输出电压。可以选择三种不同的输出电压范围：0V至+5V、0V至+10V和±5V。

6. **AGND (引脚6)**：模拟地。DAC、参考和输出缓冲放大器的地参考。

7. **DB7 - DB0 (引脚7 - 15)**：数据位7至0。这些引脚提供12位并行数据输入，用于加载到各自的DAC锁存器中。

8. **DGND (引脚12)**：数字地。数字电路的地参考。

9. **A0 (引脚16)** 和 **A1 (引脚17)**：地址输入。这两个引脚用于选择数据输入到哪个DAC锁存器。

10. **CS (引脚18)**：芯片选择。低电平有效的逻辑输入。当此输入激活时，设备被选中。

11. **WR (引脚19)**：写入输入。低电平有效的逻辑输入，与CS、A0和A1结合使用，将数据写入输入锁存器。

12. **LDAC (引脚20)**：加载DAC。逻辑输入。在该信号下降沿，新的数据字从相应的输入锁存器加载到DAC锁存器中。

13. **VDD (引脚21)**：正电源供应（+12V至+15V）。

14. **VOUTA (引脚22)**：DAC A的模拟输出电压。这是缓冲放大器输出电压。可以选择三种不同的输出电压范围：0V至+5V、0V至+10V和±5V。

15. **VSS (引脚23)**：负电源供应（0V或-12V至-15V）。

16. **ROFSA (引脚24)**：DAC A的输出偏移电阻。此输入配置DAC A的输出范围。根据不同的连接，可选择不同的输出电压范围。

AD7247A的引脚功能：

1. **REF OUT (引脚1)**：电压参考输出。内部5V模拟参考电压在此引脚提供。若要使用内部参考，应将REF OUT连接至REF IN。

2. **ROFSB (引脚2)**：DAC B的输出偏移电阻。此输入配置DAC B的输出范围。

3. **VOUTB (引脚3)**：DAC B的模拟输出电压。

4. **DB11 - DB0 (引脚4 - 15)**：数据位11至0。这些引脚提供12位并行数据输入，用于加载到DAC锁存器中。

5. **GND (引脚6)**：地参考，用于芯片上所有电路。

6. **CSB (引脚17)** 和 **CSA (引脚18)**：DAC B和DAC A的芯片选择输入。低电平有效的逻辑输入。当这些输入激活时，相应的DAC被选中。

7. **WR (引脚19)**：写入输入。低电平有效的逻辑输入，与CSB和CSA结合使用，将数据写入DAC锁存器。

8. **VDD (引脚20)** 和 **VSS (引脚22)**：正电源和负电源供应。

9. **VOUTA (引脚21)**：DAC A的模拟输出电压。

10. **ROFSA (引脚23)**：DAC A的输出偏移电阻。此输入配置DAC A的输出范围。

11. **REF IN (引脚24)**：电压参考输入。两个DAC的共同参考电压应用于此引脚，并在应用于DAC之前内部缓冲。

这些引脚功能使得AD7237A和AD7247A能够灵活地与各种微处理器和系统设计相接口，为工程师提供了广泛的应用可能性。

8. 术语解释：
   在AD7237A/AD7247A的技术手册中，提到了一些专业术语，以下是这些术语的详细解释：

    1. **相对精度（Relative Accuracy）**：
       相对精度是衡量DAC转换函数与通过转换函数端点的直线之间最大偏差的指标。它在考虑了零点和满量程误差后进行测量，并用最小显著位（LSB）或满量程读数的百分比来表示。
    
    2. **差分非线性（Differential Nonlinearity）**：
       差分非线性是指在任何两个相邻代码之间，实际测量的变化与理想1 LSB变化之间的差异。在操作温度范围内，如果差分非线性的规格为±1 LSB或更小，可以确保单调性。
    
    3. **单电源线性性和增益误差（Single Supply Linearity and Gain Error）**：
       AD7237A/AD7247A的输出放大器即使在单+12V至+15V电源下操作时，也可能存在真正的负偏移。然而，由于负电源轨（VSS）为0V，输出实际上不会变为负值。相反，当输出偏移电压为负时，输出电压保持在0V，导致转换函数中出现“膝部”。这不是线性误差，而是偏移效应。如果输出电压可以为负，则转换函数将遵循虚线。
    
    4. **单极性偏移误差（Unipolar Offset Error）**：
       单极性偏移误差是指在DAC锁存器中加载全零时，VOUTA或VOUTB处测量的输出电压。它是DAC和输出放大器偏移误差的组合。
    
    5. **双极性零点误差（Bipolar Zero Error）**：
       双极性零点误差是指在双极性模式下连接DAC并加载代码2048时，VOUTA或VOUTB处测量的电压。这是由DAC中的偏移误差、放大器偏移和应用电阻器的不匹配引起的。
    
    6. **满量程误差（Full-Scale Error）**：
       满量程误差是指放大器输出处于满量程时（对于双极性输出范围，满量程可以是正满量程或负满量程）的输出误差。它是相对于参考输入电压测量的，并包括偏移误差。
    
    7. **数字串扰（Digital Feedthrough）**：
       数字串扰是指在数字输入改变状态时，但DAC锁存器中的数据未改变时，注入到模拟输出的数字输入的毛刺脉冲。
    
    8. **数字交叉串扰（Digital Crosstalk）**：
       数字交叉串扰是指由于另一个DAC锁存器中的数字代码改变，导致一个转换器的输出出现毛刺脉冲。这在nV秒中给出规格。
    
    9. **数字-模拟毛刺脉冲（Digital-to-Analog Glitch Impulse）**：
       数字-模拟毛刺脉冲是指在数字代码改变之前，输出未能稳定到最终值时，在DAC输出处出现的电压峰值。毛刺中的能量用nV秒来指定，并在主要进位转换（0111 1111 1111到1000 0000 0000）时测量1 LSB变化。
   

这些术语对于理解和评估AD7237A/AD7247A的性能至关重要，它们帮助工程师和技术人员了解这些芯片在实际应用中的性能特点和可能的限制。
9. 应用信息：
AD7237A/AD7247A的应用信息提供了关于如何将这些数字模拟转换器集成到不同系统中的详细指导。以下是应用信息的详细描述：

1. **内部参考和输出范围**：
   - AD7237A/AD7247A内置了一个温度补偿的Zener参考电压，通常设定为5V。这个参考电压可以用于为DAC提供参考，或者作为偏置电压用于双极性输出。
   - 芯片提供了多种输出范围，包括单极性和双极性输出。单极性输出范围可以是0V至+5V或0V至+10V，而双极性输出范围是±5V。输出范围的选择取决于ROFSA/B引脚的连接方式。

2. **与微处理器的接口**：
   - AD7237A/AD7247A可以与多种微处理器接口，包括ADSP-2101 DSP处理器、8086和68000 16位微处理器等。
   - 对于AD7247A，数据可以通过并行加载方式写入DAC锁存器，每个DAC有单独的芯片选择（CS）输入和写入（WR）输入。
   - 对于AD7237A，数据通过8位宽的数据总线加载到输入锁存器中，然后通过LDAC信号将数据加载到DAC锁存器中。

3. **单电源和双电源操作**：
   - AD7237A/AD7247A支持单电源和双电源操作。在单电源模式下，输出电压范围受到限制，而在双电源模式下，可以实现双极性输出范围。
   - 在单电源模式下，输出放大器能够提供正向输出，但不能提供负向输出，因为负电源轨（VSS）为0V。

4. **配置和设置**：
   - 通过连接ROFSA/B到不同的电压源（如AGND、VOUTA/B或REF IN），可以配置DAC的输出范围。
   - 为了实现双极性输出，必须使用双电源，并将ROFSA/B连接到REF IN。

5. **同步更新多个AD7237A/AD7247A**：
   - LDAC输入是异步的，可以用来同时更新多个AD7237A/AD7247A芯片，这对于多通道系统特别有用。

6. **电源和地连接**：
   - 必须正确连接VDD（正电源）和VSS（负电源，如果使用双电源）以及AGND（模拟地）和DGND（数字地）以确保芯片正常工作。

7. **静电放电（ESD）保护**：
   - 虽然AD7237A/AD7247A具有专有的ESD保护电路，但在处理时仍需采取适当的ESD预防措施，以避免性能降低或功能丧失。

这些应用信息为设计工程师提供了必要的指导，以确保AD7237A/AD7247A能够在各种电子系统中正确集成和高效运行。通过遵循这些指导，工程师可以设计出性能优异、可靠性高的模拟输出解决方案。

这份文件为工程师和技术人员提供了AD7237A和AD7247A的详细技术规格、功能描述、应用指南和接口信息，是设计和实现数字模拟转换应用的重要参考资料。