Richi´s Lab

Burr-Brown DAC811

DAC811

Der DAC811 ist ein 12Bit-Digital-Analog-Wandler von Burr-Brown, den man als Weiterentwicklung des DAC800 betrachten kann. Im Gegensatz zum DAC800 kann der DAC811 ohne weitere Logikbausteine direkt in einen Datenbus eingebunden werden.

Der Index AH weist eine weniger genau spezifizierte Variante aus, deren Linearität aber immernoch höchstens um +/-1/2LSB vom Ideal abweicht. Laut der Zeitschrift Electronics, Volume 57, Issue 13 kostete ein DAC811AH im Jahr 1984 14,75$ (bei einer Abnahme von 100 Stück). Damit war der DAC811 merklich günstiger als der DAC800 bei seiner Einführung (29,95$ laut dem Burr-Brown Product Data Book von 1982). Der DAC811 hat im Vergleich zum DAC800 allerdings auch Schwächen. Laut Datenblatt ist die PSRR typischerweise um mindestens einen Faktor 10 schlechter und der temperaturbedingte Offsetdrift liegt um einen Faktor 5 höher. Neben der AH-Variante bot Burr-Brown unter anderem eine SH-Variante an, deren Nichlinearität bei höchstens +/-1/4LSB lag. Dieses Modell war mit 86$ sehr viel teurer.

Produziert wurde der vorliegende DAC811 im Jahr 1986.

 

DAC811 Blockschaltbild

Das Datenblatt enthält ein Blockschaltbild, das die wesentlichen Funktionsblöcke des DAC811 zeigt. Neben den aus dem DAC800 bekannten Elementen besitzt der DAC811 zusätzlich drei 4Bit breite und einen 12Bit breiten Zwischenspeicher. Das ermöglicht die einfache Integration in ein 4Bit, 8Bit oder 12Bit breiten Datenbus. Die drei 4Bit-Zwischenspeicher können beliebig asynchron mit Nutzdaten befüllt werden, bevor ein Steuersignal das komplette 12Bit-Datenwort zu einem beliebigen Zeitpunkt dem eigentlichen Digital-Analog-Wandler zuführt.

 

DAC811 Die

Das Die ist mit 3,28mm x 3,13mm merklich größer als das Die des DAC800 (2,74mm x 2,34mm). Im Gegensatz zum DAC800 wurden auf dem Die des DAC811 alle Schaltungsteile integriert.

 

DAC800 DAC

DAC811 DAC

Vergleicht man den eigentlichen Digital-Analog-Wandler und die Referenzspannungserzeugung des DAC811 (unten) mit den jeweiligen Funktionsblöcken des DAC800 (oben), so zeigt sich, dass der Aufbau absolut gleich ist. Der R2R-Widerstandsteiler ist lediglich anders platziert. Die eingesetzten Bauteile und ihre Verschaltung sind gleich.

Der vorliegende DAC811 musste wesentlich stärker abgeglichen werden als der analysierte DAC800.

 

DAC811 DAC digital Input

Die digitale Schnittstelle ist merklich größer als die des DAC800. Während der DAC800 die anliegenden digitalen Signale direkt in einen Analogwert wandelt, beinhaltet der DAC811 in diesem Bereich die drei 4Bit- und den 12Bit-Zwischenspeicher.

 

DAC811 DAC Opamp

Während beim DAC800 der Ausgangs-Operationsverstärker als zusätzliches Die in das Package eingebaut werden musste, konnte man beim DAC811 den Operationsverstärker bereits mit auf das Die integrieren. Die Integration reduziert die Herstellungskosten, erhöht aber den schaltungstechnischen Aufwand. Die Verlustleistung des Operationsverstärkers darf den Digital-Analog-Wandler und die Referenzspannungsquelle nicht beeinflussen, während gleichzeitig der Operationsverstärker nicht durch die anderen Schaltungsteile gestört werden darf.

Vom linken Rand bis zur Mitte ist gut die symmetrische und kreuzweise verschaltete Eingangsverstärkerstruktur des Operationsverstärkers zu erkennen. Die kreuzweise Verschaltung reduziert den Einfluss von Temperaturgradienten und damit den Temperaturdrift.
Im rechten Bereich befinden sich zwei Kondensatoren, die höchstwahrscheinlich die Frequenzkompensation darstellen und deren Kapazitätswerte über eine relativ einfache Änderung der Metalllage angepasst werden konnte.

 

DAC811 DAC Detail

DAC811 DAC Detail

Auf einer der Kanten ist mit der Zeichenfolge CIC01367 eine für Burr-Brown typische interne Bezeichnung abgebildet. Daneben befinden sich die Maskenbezeichnungen von zehn Masken. Jede Maske ist mit einem A gekennzeichnet, was vermuten lässt, dass während der Entwicklung keinerlei Überarbeitung notwendig war. Wie sich aber gleich noch zeigen wird war die Integration des DAC811 keinesfalls derart problemlos.

 

 

DAC811

Als DAC811JP war der DAC811 auch in einem Epoxidpackage verfügbar.

Dieser DAC811JP wurde 1985 produziert, ein Jahr früher als der obige DAC811AH.

 

DAC811 Die Beschichtung

Das Die ist innerhalb des Packages mit einer Art Silikonschicht geschützt. Es fällt auf, dass die Schicht nicht die ganze Fläche bedeckt. Vielleicht war der zusätzliche Schutz nur in den Bereichen notwendig, die während der Produktion abgeglichen wurden.

 

DAC811 Die

Das Die ist fast gleich aufgebaut wie das Die des obigen DAC811AH. Einige kleinere Unterschiede sind aber zu erkennen.

 

DAC811 Die Detail

Das Die besitzt mit der Zeichenfolge CIC00864 eine andere interne Bezeichnung als der obige DAC811AH. In Anbetracht der oberflächlich eher marginalen Unterschiede ist das durchaus verwunderlich. Bei den Maskenbezeichnungen zeigt sich, dass die Entwicklung absolut nicht problemlos ablief. Zwei Masken tragen sogar einen Index J, was auf eine zehnmalige Überarbeitung hinweist.

 

DAC811 Die Detail

Neben einigen kleineren Änderungen fällt vor allem ein zusätzlicher Block oberhalb des Ausgangs-Operationsverstärkers auf. Es scheint sich dabei aber nur um Teststrukturen zu handeln.

 

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