4-20mA输出隔离芯片AD5422BREZ.PDF

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.27M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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单通道、12/16位、串行输入、内置电流源和电压输出DAC，具有HART连接能力 AD5412/AD5422 特性 12/16位分辨率和单调性电流输出范围：4 mA至20 mA、0 mA至20 mA、0 mA至24 mA 总非调整误差(TUE)：±0.01 %(典型值，FSR) 输出漂移：±3 ppm/ 电压输出范围：0 V至5 V、0 V至10 V、±5 V、±10 V 允许超量程范围：10% 总非调整误差(TUE)：±0.01 %(典型值，FSR) 输出温漂：±2 ppm/°C 灵活的串行数字接口片内输出故障检测片内基准电压源：最大温漂10 ppm/°C 可选的稳压DVCC输出异步清零功能电源电压范围 AVDD：10.8 V至40 V AVSS：−26.4 V至−3 V/0 V 输出环路顺从电压：AVDD − 2.5 V 温度范围：−40°C至+85°C TSSOP和LFCSP封装应用过程控制执行器控制 PLC HART网络连接(仅适用于LFCSP封装) 概述 AD5412/AD5422是低成本、精密、完全集成、12/16位数模转换器(DAC)，内置可编程电流源和可编程电压输出，设计用于满足工业过程控制应用的需要。输出电流范围可编程设置为4 mA至20 mA、0 mA至20 mA 或者超量程的0 mA至24 mA。此产品的LFCSP版本有一个CAP2引脚，可以将HART信号耦合到AD5412/AD5422的电流输出上。电压输出由一个独立引脚提供，该引脚可配置成提供0 V至 5 V、0 V至10 V、±5 V或±10 V输出范围；所有范围均提供 10%的超量程。模拟输出有短路和开路保护，可驱动1 F的容性负载。器件采用10.8 V至40 V的AVDD电源电压范围工作。输出环路顺从电压为0 V至AVDD – 2.5 V。灵活的串行接口为SPI和MICROWIRE兼容型，可以采用三线式模式工作，从而极大地降低隔离应用的数字隔离要求。器件还包括上电复位功能，确保器件在已知状态下上电。该器件还含有一个异步清零引脚(CLEAR)，它可将输出设置为零电平/中间电平电压输出或将输出设置为选定电流范围的低端。在电流模式和电压模式下，总输出误差典型值均为 ±0.01%。表1. 引脚兼容器件产品型号 AD5410 AD5420 配套产品描述单通道、12位、串行输入电流源DAC 单通道、16位、串行输入电流源DAC HART调制解调器：AD5700、AD5700-1 Rev. H Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 ©2009–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. www.analog.com Technical Support ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供的最新英文版数据手册。

AD5412/AD5422 目录特性.................................................................................................. 1 应用.................................................................................................. 1 概述.................................................................................................. 1 配套产品......................................................................................... 1 修订历史......................................................................................... 3 功能框图......................................................................................... 4 技术规格......................................................................................... 5 交流工作特性........................................................................... 8 时序特性.................................................................................... 9 绝对最大额定值.......................................................................... 11 ESD警告................................................................................... 11 引脚配置和功能描述................................................................. 12 典型性能参数 .............................................................................. 14 概述 .......................................................................................... 14 电压输出.................................................................................. 16 电流输出.................................................................................. 21 术语................................................................................................ 25 工作原理....................................................................................... 27 架构 .......................................................................................... 27 串行接口.................................................................................. 28 上电状态.................................................................................. 29 数据寄存器 ............................................................................. 31 控制寄存器 ............................................................................. 31 复位寄存器 ............................................................................. 32 状态寄存器 ............................................................................. 32 AD5412/AD5422特性................................................................. 33 故障报警.................................................................................. 33 电压输出短路保护 ................................................................ 33 电压输出超量程..................................................................... 33 电压输出驱动-检测............................................................... 33 异步清零(CLEAR) ................................................................. 31 内部基准电压源..................................................................... 33 外部电流设置电阻 ................................................................ 33 数字电源.................................................................................. 34 外部增强功能......................................................................... 34 外部补偿电容......................................................................... 34 HART通信............................................................................... 34 数字压摆率控制..................................................................... 34 IOUT滤波电容(LFCSP封装)................................................... 35 应用信息....................................................................................... 37 相同引脚上的电压和电流输出范围 ................................. 37 驱动感性负载......................................................................... 37 瞬变电压保护......................................................................... 37 电流隔离接口......................................................................... 37 微处理器接口......................................................................... 37 布局指南.................................................................................. 38 散热和电源考量..................................................................... 38 工业模拟输出模块 ................................................................ 39 支持工业HART的模拟输出应用 ....................................... 39 外形尺寸....................................................................................... 41 订购指南.................................................................................. 42 Rev. H | Page 2 of 44

修订历史 2013年6月—修订版G至修订版H 更改表6中的REFOUT引脚....................................................... 12 更改“相同引脚上的电压和电流输出范围”部分和图75..... 36 2013年3月—修订版F至修订版G 将TSSOP_EP θJA从42/W改为35/W，将LFCSP θJA从28/W改为33/W，增加尾注2 ......................... 11 增加图67 ....................................................................................... 30 更改表15中的REXT描述........................................................... 31 更改表21 ....................................................................................... 33 更改“散热和电源考量”部分..................................................... 38 更改表25 ....................................................................................... 39 2012年7月—修订版E至修订版F 更新外形尺寸 .............................................................................. 40 更改订购指南 .............................................................................. 40 2012年5月—修订版D至修订版E 重新组织布局 ..........................................................................通篇更改产品名称 ................................................................................ 1 更改“特性”部分、“应用”部分和“概述”部分；增加“配套产品”部分.................................................................... 1 更改图1 ........................................................................................... 3 更改表1中的失调误差温度系数(TC)参数.............................. 4 更改表6 ......................................................................................... 12 更改“上电状态”部分.................................................................. 29 增加“HART通信”部分和图68，重新排序 ............................ 33 增加“相同引脚上的电压和电流输出范围”部分和图74..... 36 AD5412/AD5422 增加“支持工业HART的模拟输出应用”部分........................ 38 增加图79 ....................................................................................... 39 2011年11月—修订版C至修订版D 更改表15 ....................................................................................... 29 2010年3月—修订版B至修订版C 更改表5中的AVSS至GND参数.................................................. 10 2010年2月—修订版A至修订版B 更改散热和电源考量部分及表25 .......................................... 36 2009年8月—修订版0至修订版A 更改表2 ........................................................................................... 4 更改表3 ........................................................................................... 7 更改表4简介 .................................................................................. 8 更改表5简介和表5...................................................................... 10 更改引脚配置和功能描述部分，增加图6，后续图重新编号.......................................................................... 11 更改工作原理部分 ..................................................................... 26 更改架构部分 .............................................................................. 26 更改AD5412/AD5422特性部分 ............................................... 31 增加IOUT滤波电容(LFCSP封装)部分，加入图69至图72和表24 ............................................................. 33 更改“散热和电源考量”部分..................................................... 36 更新外形尺寸 .............................................................................. 38 更改订购指南 .............................................................................. 39 2009年5月—修订版0：初始版 Rev. H | Page 3 of 44

AD5412/AD5422 BOOST IOUT FAULT RSET +VSENSE VOUT –VSENSE 1 0 0 - 6 9 9 6 0 DVCC SELECT DVCC *CAP1 *CAP2 AVSS AVDD 功能框图 AD5412/AD5422 4.5V LDO R2 R3 INPUT SHIFT REGISTER AND CONTROL LOGIC 12/16 12-/16-BIT DAC CLEAR SELECT CLEAR LATCH SCLK SDIN SDO POWER-ON RESET VREF RSET RANGE SCALING REFOUT REFIN GND CCOMP *PINS ONLY ON LFCSP OPTION. 图1. Rev. H | Page 4 of 44

AD5412/AD5422 技术规格 AVDD = 10.8 V至26.4 V，AVSS = −26.4 V至−3 V/0 V，AVDD + |AVSS| < 52.8 V，GND = 0 V，REFIN = 5 V(外部)；DVCC = 2.7 V至 5.5 V。除非另有说明，VOUT: RLOAD = 1 k，CL = 200 pF，IOUT: RLOAD = 350 ；所有技术规格均相对于TMIN至TMAX而言。表2. 参数1 电压输出输出电压范围精度分辨率总非调整误差(TUE) B级 A级相对精度(INL)2 差分非线性(DNL) 双极性零误差双极性零误差温度系数(TC)3 零电平误差零电平误差温度系数(TC)3 失调误差失调误差温度系数(TC)3 增益误差增益误差温度系数(TC)3 满量程误差满量程误差温度系数(TC)3 输出特性3 裕量输出电压漂移与时间的关系短路电流负载容性负载稳定性 RLOAD = ∞ RLOAD = 1 kΩ RLOAD = ∞ 直流输出阻抗上电时间最小值 0 0 −5 −10 16 12 −0.1 −0.05 −0.3 −0.1 −0.008 −0.032 −1 −6 −1.5 −5 −3.5 −4 −1.5 −0.07 −0.05 −0.07 −0.05 1 最大值典型值 5 10 +5 +10 +0.1 +0.05 ±0.01 +0.3 +0.1 ±0.05 +0.008 +0.032 +1 +6 +1.5 ±0.2 ±3 +5 +3.5 ±0.3 ±2 +4 +1.5 ±0.2 ±2 +0.07 ±0.004 +0.05 ±1 +0.07 ±0.001 +0.05 ±1 0.5 90 20 0.3 10 0.8 20 5 1 单位 V V V V 位位 % FSR % FSR % FSR % FSR % FSR % FSR LSB mV mV ppm FSR/°C mV mV ppm FSR/°C mV mV ppm FSR/°C % FSR % FSR ppm FSR/°C % FSR % FSR ppm FSR/°C V ppm FSR mA kΩ nF nF µF Ω µs Rev. H | Page 5 of 44 测试条件/注释输出端无负载 AD5422 AD5412 TA = 25°C TA = 25°C AD5422 AD5412 保证单调性双极性输出范围 TA = 25°C，双极性输出范围双极性输出范围 TA = 25°C 单极性输出范围 TA = 25°C，单极性输出范围单极性输出范围 TA = 25°C TA = 25°C 输出端无负载 1000小时后漂移，TA = 125°C TA = 25°C 连接4 nF外部补偿电容

AD5412/AD5422 参数1 直流电源抑制比电流输出输出电流范围精度(内部RSET) 分辨率总非调整误差(TUE) B级 A级相对精度(INL)4 差分非线性(DNL) 失调误差失调误差温度系数(TC)3 增益误差增益温度系数(TC)3 满量程误差满量程温度系数(TC)3 精度(外部RSET) 分辨率总非调整误差(TUE) B级 A级相对精度(INL)4 差分非线性(DNL) 失调误差失调误差温度系数(TC)3 增益误差增益温度系数(TC)3 满量程误差满量程温度系数(TC)3 最小值 0 0 4 16 12 −0.3 −0.13 −0.5 −0.3 −0.024 −0.032 −1 −0.27 −0.12 −0.18 −0.03 −0.22 −0.06 −0.2 −0.1 16 12 −0.15 −0.06 −0.3 −0.1 −0.012 −0.032 −1 −0.1 −0.03 −0.08 −0.05 −0.15 −0.06 典型值最大值 90 130 12 3 24 20 20 +0.3 +0.13 ±0.08 +0.5 +0.3 ±0.15 +0.024 +0.032 +1 +0.27 +0.12 ±0.08 ±16 +0.18 ±0.006 +0.03 +0.22 ±0.006 +0.06 ±10 +0.2 +0.1 ±0.08 ±6 +0.15 +0.06 ±0.01 +0.3 +0.1 ±0.02 +0.012 +0.032 +1 +0.1 ±0.006 +0.03 ±3 +0.08 ±0.003 +0.05 ±4 ±0.01 ±7 +0.15 +0.06 单位 µV/V µV/V mA mA mA 位位 % FSR % FSR % FSR % FSR % FSR % FSR LSB % FSR % FSR ppm FSR/°C % FSR % FSR % FSR % FSR ppm FSR/°C % FSR % FSR ppm FSR/°C 位位 % FSR % FSR % FSR % FSR % FSR % FSR LSB % FSR ppm FSR/°C % FSR % FSR ppm FSR/°C % FSR % FSR ppm FSR/°C 测试条件/注释输出端无负载 AD5422 AD5412 TA = 25°C TA = 25°C AD5422 AD5412 保证单调性 TA = 25°C AD5422 AD5422, TA = 25°C AD5412 AD5412, TA = 25°C TA = 25°C AD5422 AD5412 TA = 25°C TA = 25°C AD5422 AD5412 保证单调性 TA = 25°C TA = 25°C TA = 25°C Rev. H | Page 6 of 44

参数1 输出特性3 电流环路顺从电压输出电流漂移与时间的关系阻性负载感性负载直流电源抑制比输出阻抗输出禁用时的输出漏电流基准电压输入/输出基准电压输入3 基准输入电压直流输入阻抗基准电压输出输出电压基准电压源温度系数(TC)3, 5 输出噪声(0.1 Hz至10 Hz)3 噪声频谱密度3 输出电压漂移与时间的关系3 容性负载3 负载电流3 短路电流3 负载调整率3 数字输入3 输入高电压VIH 输入低电压VIL 输入电流引脚电容数字输出3 SDO 输出低电压VOL 输出高电压VOH 高阻抗漏电流高阻抗输出电容故障输出低电压VOL 输出低电压VOL 输出高电压VOH 电源要求 AVDD AVSS |AVSS| + AVDD DVCC 输入电压输出电压输出负载电流3 短路电流3 最小值 0 4.95 27 4.995 2 −1 DVCC − 0.5 −1 3.6 10.8 −26.4 10.8 2.7 典型值最大值 50 20 50 50 60 5 40 5 1.8 10 100 50 600 5 7 95 10 5 0.6 4.5 5 20 单位 AVDD − 2.5 V ppm FSR ppm FSR Ω 1200 mH 1 µA/V MΩ pA V 5.05 kΩ 5.005 ppm/°C 10 V 峰峰值 nV/√Hz ppm nF mA mA ppm/mA V V 0.8 +1 µA pF 0.4 V V µA +1 pF V 0.4 V V V 40 V 0 V 52.8 5.5 V V mA mA Rev. H | Page 7 of 44 AD5412/AD5422 测试条件/注释 1000小时后漂移，TA = 125°C 内部RSET 外部RSET TA = 25 °C 额定性能 TA = 25°C 10 kHz时 1000小时后漂移，TA = 125°C 符合JEDEC标准每引脚每引脚 200 A吸电流 200 A源电流至DVCC的10 k上拉电阻 2.5 mA时至DVCC的10 K上拉电阻内部电源禁用 DVCC，可过载至最高5.5 V

AD5412/AD5422 参数1 AIDD AISS DICC 功耗最小值典型值 2.5 3.4 3.9 0.24 0.5 1.1 128 120 最大值 3 4 4.4 0.3 0.6 1.4 1 单位 mA mA mA mA mA mA mA mW mW 测试条件/注释输出端无负载输出禁用电流输出使能电压输出使能输出端无负载输出禁用电流输出使能电压输出使能 VIH = DVCC，VIL = GND AVDD = 40 V，AVSS = 0 V，输出端无负载 AVDD = +24 V，AVSS = −24 V，输出端无负载 1 温度范围：−40°C至+85°C；+25°C时，典型值。 2 采用AVSS = 0 V给AD5412/AD5422供电时，对于AD5422，0 V至5 V范围和0 V至10 V范围的INL从代码256开始测量，对于AD5412，从代码16开始测量。 3 通过设计和特性保证，但未经生产测试。 4 对于AD5422，0 mA至20 mA范围和0 mA至24 mA范围的INL从代码256开始测量，对于AD5412，从代码16开始测量。 5 片内基准电压经25°C和85°C生产调整与测试。特性范围为−40°C至+85°C。交流工作特性 AVDD = 10.8 V至26.4 V，AVSS = −26.4 V至−3 V/0 V，AVDD + |AVSS| < 52.8 V，GND = 0 V，REFIN = +5 V(外部)；DVCC = 2.7 V至 5.5 V。除非另有说明，VOUT: RLOAD = 1 k，CL = 200 pF，IOUT: RLOAD = 350 ；所有技术规格均相对于TMIN至TMAX而言。表3. 参数1 动态性能单位最小值典型值最大值 32 8 0.8 10 10 20 1 0.1 200 1 150 −75 10 40 −75 25 18 µs µs µs µs V/µs nV-sec nV-sec mV nV-sec LSB p-p µV rms kHz nV/√Hz dB µs µs dB 测试条件/注释 10 V阶跃，±0.03 % FSR 20 V阶跃，±0.03 % FSR 5 V阶跃，±0.03 % FSR 512 LSB阶跃，±0.03 % FSR(16位LSB) 16位LSB 10 kHz下测量，中间电平输出，10 V范围 200 mV 50 Hz/60 Hz正弦波叠加于电源电压上 16 mA阶跃，0.1% FSR 16 mA阶跃，0.1% FSR，L = 1 mH 200 mV 50 Hz/60 Hz正弦波叠加于电源电压上电压输出输出电压建立时间压摆率上电脉冲干扰数模转换脉冲干扰毛刺脉冲峰值幅度数字馈通输出噪声(0.1 Hz至10 Hz带宽) 输出噪声(100 kHz带宽) 1/f转折频率输出噪声频谱密度交流电源抑制比电流输出输出电流建立时间交流电源抑制比 1 通过特性保证，但未经生产测试。 Rev. H | Page 8 of 44

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