Vielseitige DACs bieten hohe Präzision und einfache Integration

Digital/Analog-Wandler (DACs) stehen selten im Mittelpunkt elektronischer Anwendungen, aber sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung digitaler Signale in präzise analoge Spannungen oder Ströme, die Motoren, Sensoren, Audiosysteme, Messgeräte und industrielle Prozesse steuern. Ohne einen hochwertigen DAC kann selbst die modernste digitale Logik keine zuverlässige analoge Ausgabe erzeugen, was die Systemleistung einschränkt.

Die DAC-Performance beeinflusst direkt die Auflösung, Genauigkeit, Energieeffizienz und Signalintegrität eines Systems in unzähligen Anwendungen, von tragbaren Messgeräten bis hin zu Prozesssteuerungs- und eingebetteten Industriesystemen.

Die Wahl des richtigen DAC ist keine einfache Angelegenheit, bei der man eine Komponente der anderen vorzieht. DACs sind aktive Präzisionskomponenten, die mit analogen Schaltkreisen, Mikrocontrollern und der Stromversorgung interagieren. Die richtige Auswahl kann sich auf die Zuverlässigkeit auswirken, die Zeit bis zur Markteinführung verkürzen und innovative Anwendungen vorantreiben.

Die Umstellung auf einen neuen DAC während der Entwicklungs- oder Produktaktualisierungsphase kann sich auf den gesamten Entwicklungszyklus auswirken. Änderungen können Anpassungen des Platinenlayouts, aktualisierte Firmware und analoge Schaltungen erfordern und Anwendungen können eine Neukalibrierung der Einschwingzeit, der Ausgangsimpedanz oder des Referenzspannungsverhaltens erfordern. Diese Aktualisierungen sind zeitaufwändig, kostspielig und können Risiken mit sich bringen, insbesondere bei regulierten oder hochpräzisen Anwendungen.

Vielseitige Lösung

3PEAK adressiert diese Designprobleme mit dem TPC116S1-VR (Abbildung 1), einem einkanaligen 16-Bit-DAC, der eine vielseitige Lösung zur Vereinfachung der Integration und zur Förderung von Innovationen in einer Vielzahl von Systemen bietet. Darüber hinaus ist er Pin- und Software-kompatibel mit einigen der gängigsten DACs, die heute im Einsatz sind, was eine einfache Integration in bestehende Designs ermöglicht und Entwicklungszeit und -kosten reduziert.

Abbildung 1: Der TPC116S1-VR und seine Varianten werden in einem kompakten 8-Pin-MSOP-Gehäuse geliefert. (Bildquelle: 3PEAK)

Der TPC116S1 macht die hochpräzise DAC-Ausgabe für ein breites Spektrum von Designs zugänglich, von einfachen IoT-Knoten bis hin zu modernen industriellen Steuerungen. Dieser Einkanal-DAC arbeitet mit niedrigem Stromverbrauch und liefert einen gepufferten Rail-to-Rail-Spannungsausgang, der gleichmäßige, präzise und vorhersehbare Analogsignale über den gesamten Versorgungsbereich liefert.

Der DAC von 3PEAK liefert zuverlässige, präzise analoge Ausgangssignale für ein breites Spektrum von Anwendungen:

• Fabrikautomation für Servosteuerung und Ventilregelung
• Medizinische Komponenten zur Erzeugung von Ultraschallwellen und Infusionspumpen
• IoT-Komponenten für die Sensorkalibrierung, reibungslose LED-Steuerung und Haptik
• Automobile Systeme für den Batterieladungsausgleich und die Motorsteuerung

Serielle 3-Draht-Schnittstelle

Dank des hohen Referenzeingangswiderstands zieht der DAC von 3PEAK nur wenig Strom aus der Referenzspannung, und sein garantiert monotones Verhalten sorgt für eine gleichmäßige, vorhersehbare analoge Ausgabe bei Änderungen der digitalen Eingänge. Seine serielle 3-Draht-Schnittstelle unterstützt SPI-, QSPI-, MICROWIRE- und DSP-Protokolle bei Geschwindigkeiten von bis zu 30 MHz und lässt sich somit leicht in eine Vielzahl von Systemen integrieren.

Der TPC116S1 verfügt über eine Power-On-Reset-Schaltung (POR), die sicherstellt, dass der DAC-Ausgang bei 0 V beginnt und dort bleibt, bis das erste gültige digitale Eingangssignal vorliegt. Außerdem verfügt er über einen Energiesparmodus, der den Stromverbrauch auf nur 400 nA bei 5 V senkt und per Software wählbare Ausgangslasten im ausgeschalteten Zustand ermöglicht. Im Normalbetrieb verbraucht das Gerät 0,45 mW bei 5 V.

Der TPC116S1 enthält einen segmentierten Widerstandsketten-DAC für eine präzise analoge Ausgabe, ein Schieberegister und ein DAC-Register zur Verwaltung eingehender digitaler Daten. Die Steuerlogik koordiniert diese Funktionen und stellt sicher, dass die Daten bei der fallenden Flanke des Taktgebers (SCLK) zuerst mit dem MSB geladen werden, wodurch präzise und vorhersehbare Aktualisierungen des Analogsignals gewährleistet werden.

12- und 14-Bit-Optionen

Neben der 16-Bit-Option des TPC116S1 bietet 3PEAK auch die 12-Bit-Option TPC112S1-VR und dir 14-Bit-Option TPC114S1-VR als pin- und softwarekompatible Varianten an. Dies gibt den Entwicklern die Flexibilität, die geeignete Auflösung für ihre Anwendung auszuwählen und dabei ein Gleichgewicht zwischen Präzision, Stromverbrauch und Systemkomplexität herzustellen.

Alle drei Versionen sind in einem 8-poligen MSOP-Gehäuse erhältlich und für den Betrieb in einem Temperaturbereich von -40°C bis +125°C ausgelegt. Aufgrund des Gehäuses und der Temperaturklasse eignet sich die TPC11xS1-Familie für den Einsatz in Industrie-, Automobil- und anderen Umgebungen, in denen die Zuverlässigkeit über einen großen Temperaturbereich entscheidend ist.

Fazit

DACs sind das entscheidende Bindeglied zwischen der digitalen Steuerung und der analogen Welt und beeinflussen die Genauigkeit, die Energieeffizienz und die allgemeine Systemleistung. Der TPC116S1 von 3PEAK bietet Produktentwicklern eine zuverlässige, vielseitige Lösung, die die Integration vereinfacht und Innovationen in einer Vielzahl von Systemen ermöglicht. Mit den verfügbaren 12-, 14- und 16-Bit-Optionen können Ingenieure die Auflösung für jede Anwendung optimieren, das Entwicklungsrisiko verringern und die Markteinführung beschleunigen.