SGM71622R2：高性能2通道16位SPI電壓輸出DAC解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是連接數(shù)字世界和模擬世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們來深入了解一款性能出色的DAC——SGM71622R2，它由SGMICRO推出，具備諸多優(yōu)秀特性，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。

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一、產(chǎn)品概述

SGM71622R2是一款16位、低功耗、2通道的緩沖電壓輸出DAC，擁有片上2.5V、5ppm/℃的內(nèi)部參考。它能提供可編程的滿量程輸出電壓范圍，包括1.25V（GAIN = 1 / 2）、2.5V（GAIN = 1）或5V（GAIN = 2），且具有高達(dá)±0.5LSB（TYP）的高線性度INL。其靈活的SPI兼容串行操作接口，最高操作時(shí)鐘可達(dá)50MHz。此外，該系列還包含上電復(fù)位管理電路，確保有默認(rèn)輸出電壓，有上電復(fù)位到0V或中量程的兩種版本芯片。

二、關(guān)鍵特性

（一）電氣性能

1. 高精度：不同型號(hào)的積分非線性（INL）表現(xiàn)出色，如SGM71622R2典型值為±0.5LSB，SGM71622R2A為±1LSB，SGM71622R2B為±12LSB?？偽凑{(diào)整誤差（TUE）典型值為±0.05% of FSR。
2. 內(nèi)部參考：集成2.5V精密內(nèi)部參考，初始精度±5mV（MAX），低漂移5ppm/℃（TYP）。
3. 可編程增益：用戶可選擇GAIN為2、1或1/2，以滿足不同的輸出需求。

（二）功能特性

1. 上電復(fù)位：有上電復(fù)位到零量程或中量程的不同版本，如SGM71622R2Z等復(fù)位到零，SGM71622R2M等復(fù)位到中量程。
2. 輸出功能：支持清除輸出功能，方便系統(tǒng)控制。
3. 接口特性：SPI兼容串行接口，最高可達(dá)50MHz，IO電源電壓范圍為1.7V到5.5V，支持菊花鏈操作和CRC錯(cuò)誤檢查。

（三）低功耗設(shè)計(jì)

在5.5V時(shí)，每通道功耗為0.7mA，適用于電池供電設(shè)備；在掉電模式下，每通道僅消耗0.5μA。

（四）工作溫度與封裝

工作溫度范圍為 -40℃ 到 +125℃，采用綠色TQFN - 3×3 - 16DL封裝，符合環(huán)保要求。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

SGM71622R2適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括光學(xué)模塊、可編程邏輯控制器、工業(yè)自動(dòng)化以及實(shí)驗(yàn)室儀器等。在這些領(lǐng)域中，其高精度和低功耗的特性能夠滿足系統(tǒng)對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換的要求。

四、引腳配置與功能

（一）引腳配置

該芯片采用TQFN - 3×3 - 16DL封裝，引腳分布明確，包括參考輸出/輸入引腳（REF）、模擬輸出引腳（OUT0、OUT1）、電源引腳（VDD、VIO）、串行接口相關(guān)引腳（SCLK、SDI、SDO/nALARM）等。

（二）引腳功能

不同引腳具有不同的功能，如REF可作為參考輸出電壓引腳或參考輸入引腳；OUT0和OUT1為模擬輸出引腳；nCS為串行數(shù)據(jù)的幀同步信號(hào)輸入，低電平有效；SCLK為串行接口時(shí)鐘引腳等。

五、電氣特性

（一）靜態(tài)性能

分辨率為16位，不同型號(hào)的INL和DNL表現(xiàn)各異，總未調(diào)整誤差、零碼誤差、滿量程誤差等指標(biāo)都有明確的范圍。

（二）輸出特性

輸出電壓范圍可根據(jù)增益設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，輸出電壓裕量、短路電流、負(fù)載調(diào)節(jié)等參數(shù)也有相應(yīng)的規(guī)定。

（三）動(dòng)態(tài)性能

包括壓擺率、上電時(shí)間、上電毛刺幅度、輸出噪聲等指標(biāo)，反映了芯片在動(dòng)態(tài)工作時(shí)的性能。

（四）參考輸入特性

參考輸入電流、阻抗和電容等參數(shù)也在文檔中有詳細(xì)說明，確保參考輸入的穩(wěn)定性。

六、時(shí)序特性

該芯片的串行接口在不同操作模式下（寫操作、讀和菊花鏈操作）有不同的時(shí)序要求，包括SCLK頻率、各信號(hào)的建立時(shí)間、保持時(shí)間等，這些時(shí)序參數(shù)對(duì)于正確操作芯片至關(guān)重要。

七、典型性能特性

文檔中給出了大量的典型性能特性曲線，包括積分非線性誤差與數(shù)字輸入代碼、溫度、電源電壓、參考電壓的關(guān)系，差分非線性誤差與數(shù)字輸入代碼、溫度、電源電壓、參考電壓的關(guān)系，以及總未調(diào)整誤差、偏移誤差、零碼誤差、增益誤差、滿量程誤差等與數(shù)字輸入代碼、溫度、電源電壓、參考電壓的關(guān)系。這些曲線有助于工程師在不同的工作條件下評(píng)估芯片的性能。

八、功能詳細(xì)描述

（一）DAC傳輸函數(shù)

數(shù)據(jù)以直二進(jìn)制格式輸入到DAC，其傳輸函數(shù)為 (V{OUT }=frac{ CODE }{2^{n}} × frac{V{REF }}{DIV} × GAIN)，其中CODE為二進(jìn)制代碼的十進(jìn)制等效值，VREF為DAC參考電壓，n為分辨率位數(shù)，DIV為參考電壓分頻系數(shù)，GAIN為增益系數(shù)。

（二）輸出放大器

每個(gè)通道的滿量程輸出由VREF、DIV和通道緩沖增益設(shè)置，且各輸出通道的設(shè)置可單獨(dú)進(jìn)行。

（三）DAC寄存器更新模式

有異步和同步兩種更新模式。異步模式下，對(duì)DAC數(shù)據(jù)寄存器的寫操作會(huì)在nCS上升沿立即更新DAC輸出；同步模式下，寫操作不會(huì)立即更新輸出，而是由TRIGGER寄存器中的LDAC位設(shè)置觸發(fā)更新，可同步更新多個(gè)DAC輸出。

（四）廣播DAC寄存器

對(duì)DAC廣播寄存器的單次寫入可更新所有配置的DAC輸出，各通道可通過相應(yīng)的DACx_BRDCAST_EN位設(shè)置是否接受廣播命令。

（五）上電復(fù)位與軟件復(fù)位

芯片具有上電復(fù)位功能，使系統(tǒng)上電時(shí)輸出默認(rèn)電壓；軟件復(fù)位在復(fù)位命令結(jié)束后的nCS上升沿有效。

（六）操作模式

在錯(cuò)誤檢查禁用的訪問周期中，操作長(zhǎng)度為24位；啟用錯(cuò)誤檢查時(shí)，操作長(zhǎng)度為32位。支持菊花鏈操作和CRC錯(cuò)誤檢查，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

（七）掉電模式

DAC輸出放大器和內(nèi)部參考可單獨(dú)掉電，默認(rèn)情況下芯片上電時(shí)所有DAC輸出和內(nèi)部參考均啟用。通道處于掉電模式時(shí)，DAC輸出通過內(nèi)部1kΩ電阻拉至GND。

九、寄存器映射

文檔詳細(xì)列出了各個(gè)寄存器的地址、位定義、默認(rèn)值、類型和功能描述，包括NOP寄存器、CHIP_ID寄存器、SYNC寄存器、CONFIG寄存器、GAIN寄存器、TRIGGER寄存器、BRDCAST寄存器、STATUS寄存器和DACx寄存器等。這些寄存器用于配置芯片的各種功能和參數(shù)。

十、封裝信息

芯片采用TQFN - 3×3 - 16DL封裝，文檔給出了封裝的外形尺寸、推薦焊盤尺寸、編帶和卷軸信息以及紙箱尺寸等，方便工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和產(chǎn)品組裝。

SGM71622R2是一款功能強(qiáng)大、性能出色的DAC芯片，其高精度、低功耗、靈活的配置和豐富的功能使其在眾多應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。工程師在設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)具體需求合理配置芯片的參數(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。你在使用類似DAC芯片時(shí)，是否也遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。