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Texas Instruments DAC8564

DAC8564

Mit dem DAC8564 vertreibt Texas Instruments einen Vierfach-16Bit-Digital-Analog-Wandler in einem relativ kleinen TSSOP-16-Gehäuse. Die Auflösung beträgt zwar 16Bit, die Genauigkeit ist aber merklich geringer. Das Datenblatt gibt eine relative Genauigkeit von typischerweise 4LSB an. Dieser Wert gilt allerdings nur zwischen den digitalen Werten 485 und 64714. Dazu kommt ein nicht unerheblicher Offset-Fehler von typischerweise +/-5mV. Die Einschwingzeit liegt bei 8µs. Die maximale Signalanstiegszeit gibt das Datenblatt mit 2,2V/µs an.

Die integrierte 2,5V-Referenzspannungsquelle bietet eine initiale Genauigkeit von +/-0,004%. Der Temperaturdrift beträgt typischerweise 2ppm/°C.

Der DAC8564 bietet einen serielle Eingangsschnittstelle, die mit einer Taktfrequenz von 50Mhz bedient werden kann.

Die Betriebsspannung darf zwischen 2,7V und 5,5V liegen. Mit einer Leistungsaufnahme unter 10mW ist der DAC8564 dabei äußerst sparsam.

 

DAC8564 Blockschaltbild

Das im Datenblatt abgebildete Blockschaltbild zeigt den inneren Aufbau des DAC8564. Die serielle Schnittstelle bedient ein 24Bit-Schieberegister, das neben den zu wandelnden Daten acht Konfigurationsbits enthält. Die Control Logic verteilt die Nutzdaten auf vier Datenpuffer. Es folgen vier DAC-Register, die es ermöglichen die nächsten Werte unabhängig vom Timing der digitalen Schnittstelle zu übernehmen. Der DAC8564 bietet für jeden der vier Kanäle einen eigenen Digital-Analog-Wandler und einen Ausgangstreiber.

 

DAC8564 Die Beschichtung

Das Die des DAC8564 hat die Abmessungen 1,74mm x 1,21mm und ist mit einer Schutzschicht überzogen.

 

DAC8564 Die Beschichtung Testausschnitt

In der Schutzschicht befindet sich ein Ausschnitt, der für einen Test und/oder einen Abgleich genutzt worden sein könnte.

 

DAC8564 Die

DAC8564 Die

Der Integrationsgrad ist sehr hoch. Rechts und links sind deutlich zwei Doppelstrukturen zu erkennen, die höchstwahrsheinlich die vier Digital-Analog-Wandler darstellen. Oberhalb der zwei Doppelstrukturen befinden sich gemischte Strukturen, die vermutlich den gemeinsamen digitalen Schaltungsteil und allgemeine Hilfsschaltungen darstellen. Zwischen den Doppelstrukturen ist mittig ein weitere Schaltungsblock platziert, der auf Grund seiner zentralen Verortung die Referenzspannungsquelle darstellen könnte.

 

DAC8564 Die Detail

Auf dem Die finden sich neben dem Ti-Logo und der Typbezeichnung auch der Jahrgang 2007.

 

DAC8564 Die Detail

Der Pin 1 ist sehr deutlich gekennzeichnet.

 

DAC8564 Die Detail

Die Funktion der großen gitterförmigen Struktur in der oberen linken Ecke des Dies erschließt sich nicht. In den Fenstern sind unterschiedliche Strukturen zu erkennen. Eventuell handlet es sich um die relativ schnelle Eingangsschnittstelle und das Gitter reduziert die Störausstrahlung beziehungsweise sorgt für eine niederimpedante Versorgung.

 

DAC8564 Die Detail

Der Ausschnitt in der Schutzschicht befindet sich über einem relativ großen, gleichmäßig strukturierten Bereich. Von links wird diesem Bereich ein breiter Datenbus zugeführt. In der unteren rechten Ecke führt ein weiterer Datenbus zum rechts daneben befindlichen Logikblock, der letztlich alle vier Digital-Analog-Wandler bedient. Die Struktur, die Platzierung und die Anbindung lässt vermuten, dass es sich bei dem großen Bereich um einen Zwischenspeicher handelt. Was genau der Zweck des Ausschnitts war lässt sich nicht sicher sagen. Die quadratischen Flächen, die an vielen Stellen des Dies zu finden sind, erscheinen fast zu klein, um Testpunkte darstellen zu können. Sollte es sich um Testpunkte handeln, so könnte der Ausschnitt für einen Abgleich der DACs genutzt worden sein.

 

DAC8564 Die Detail

Auch eine genauere Betrachtung des mittigen Bereichs lässt keinen sicheren Rückschluss auf dessen Funktion zu.

 

DAC8564 Die Detail

In der Mitte der DAC-Paare befindet sich ein langer Streifen mit den für Standard-Logik typischen, verworrenen Strukturen.

Wie sich gleich noch zeigen wird, stellen die Strukturen am linken und rechten Rand wahrscheinlich die Ausgangspuffer dar.

In jedem Digital-Analog-Wandler befindet sich ein großes Rechteck. Das Datenblatt gibt an, dass die Digital-Analog-Wandler auf schaltbaren Widerstandsketten basieren. Das würde bedeuten, dass für jeden Digital-Analog-Wandler 65536 Widerstände und Schalter integriert werden mussten. Bei der hohen Integrationsdichte ist das durchaus realisierbar. Die Größe der Rechtecke und die auffällig komplexen Kontaktierungen an der oberen und der unteren Kante würden dafür sprechen, dass darin die beschriebenen Widerstandsketten integriert wurden.

Die Digital-Analog-Wandler enthalten weitere, kleinere, gleichmäßig strukturierte Rechtecke. Es ist durchaus denkbar, dass es sich dabei um Korrekturwandler handelt, die Schwächen der großen Wandler kompensieren. Die hohe Integrationsdichte ermöglicht die Integration von sehr komplexen Schaltungen. Die Kombination von vier DACs mit vier Korrektur-DACs liegt durchaus im Bereich des Möglichen.

 

DAC8564 Die Detail

Die spezielle Kontaktierung an den Enden der mutmaßlichen Widerstandsketten könnte dazu dienen die Potentiale innerhalb des Spannungsteilers zu justieren. Bei einem derart großen Spannungsteiler kann nicht jeder einzelne Widerstand abgeglichen werden. Eine Abhilfe ist oftmals ein zweiter, weniger fein aufgeteilter Spannungsteiler, der sich leichter abgleichen lässt und mehrere Referenzpunkte generiert. Pufferverstärker übertragen dann die Referenzpotentiale in den großen Spannungsteiler und justieren so diese Punkte. Zwischen den Referenzpunkten verbleiben Abweichungen, die aber niedriger ausfallen.

Unterhalb des mutmaßlichen Spannungsteilers befindet sich eine zweite Struktur mit Längsstreifen, die den zweiten Spannungsteiler zum Abgleich darstellen könnte.
Der mutmaßliche zweite Spannungsteiler besitzt Verbindungen zu einer links davon platzierten Fläche. Es ist gut denkbar, dass es sich dabei um eine Steuerung des Korrekturglieds oder vielleicht sogar um einen Speicher für Korrekturwerte handelt.

 

DAC8564 Die Detail

An der unteren Kante befindet sich für jeden Ausgang ein Doppelbondpad. Es ist gut zu erkennen, dass von diesen Bondpads zwei Leitungen nach oben führen. Höchstwahrscheinlich stellt die dickere Leitung den Leistungspfad dar, während die dünnere Leitung das Potential am Bondpad als Rückopplung zum Ausgangsverstärker zurückführt. Dazu passend erstreckt sich die dünnere Leitung weiter nach oben, wo man in einem sinnvollen Aufbau den Eingang des Operationsverstärkers erwarten würde. Die große unstrukturierte Fläche könnte dann einen Kompensationskondensator des Operationsverstärkers darstellen.

 

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