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18位数模转换芯片dac9881的原理与应用-aet-电子技术应用

陈淑芝 2025-11-02 03:01:56

每经编辑｜陈美嘉

当地时间2025-11-02,mjwysadhwejkrbdsfjhbsdvf,女神脚下的脚崇拜

点亮(liang)数(shu)字(zi)世界(jie)的精密之眼(yan)：DAC9881的(de)奥秘与核心

在(zai)这(zhe)个(ge)信(xin)息(xi)爆(bao)炸的时(shi)代，我们无时无(wu)刻不被海(hai)量(liang)的数据(ju)包(bao)围，而这些(xie)数据，无(wu)论是悦耳的音(yin)乐、清晰的图像(xiang)，还是复杂的科学(xue)测量，最(zui)终都(dou)需要(yao)以模拟信(xin)号(hao)的形式(shi)呈现在我们(men)眼(yan)前，才(cai)能被(bei)我(wo)们的感官所理解。完成这(zhe)一(yi)“数字到模(mo)拟”的(de)华(hua)丽转身(shen)的(de)，正(zheng)是数(shu)模(mo)转(zhuan)换芯片(pian)（DAC）。

今天(tian)，让(rang)我们(men)一同(tong)走进(jin)高(gao)性(xing)能(neng)18位(wei)数模转换(huan)芯片DAC9881的世界，探寻它精(jing)密(mi)运作的奥(ao)秘，以(yi)及(ji)它如(ru)何(he)成为(wei)点亮数(shu)字世界(jie)的精(jing)密(mi)之(zhi)眼。

一(yi)、DAC9881：precisionbeyondimagination

DAC9881，作(zuo)为一(yi)款(kuan)集高(gao)精(jing)度、高(gao)性能于(yu)一身的18位(wei)数(shu)模(mo)转换芯(xin)片(pian)，它不仅仅是(shi)一个简(jian)单(dan)的转换器，更是连接数字(zi)世(shi)界与模拟(ni)世界的桥(qiao)梁(liang)，而(er)且是一座质量极高的、能够传(chuan)递最(zui)细腻情感(gan)的桥梁。18位(wei)，意味(wei)着它(ta)能够(gou)将数(shu)字信(xin)号精(jing)确地分割(ge)成(cheng)$2^{18}$（即262,144）个(ge)不同的(de)模拟(ni)电压(ya)或(huo)电(dian)流等级(ji)。

二(er)、核心(xin)原(yuan)理：解码(ma)数字(zi)魔法(fa)

DAC9881的强(qiang)大之(zhi)处，源(yuan)于(yu)其内部(bu)精妙的(de)设计与(yu)先进的(de)转(zhuan)换(huan)技(ji)术。虽然具(ju)体的内(nei)部架(jia)构(gou)可能(neng)因制(zhi)造商(shang)而异(yi)，但(dan)主(zhu)流的高精(jing)度DAC芯片，如(ru)DAC9881，通常(chang)会采用(yong)以(yi)下几(ji)种核心技术相(xiang)结合(he)的方式来(lai)实现高(gao)效(xiao)、精确(que)的转(zhuan)换：

R-2R梯形网(wang)络：这是DAC中最(zui)经(jing)典也(ye)是最常用的电(dian)阻网(wang)络结(jie)构。它由(you)数(shu)量相等的R和2R电阻(zu)构(gou)成，通过对这(zhe)些(xie)电阻(zu)进行精密(mi)的匹(pi)配和(he)设计(ji)，可以生成(cheng)一系(xi)列与(yu)输(shu)入数字(zi)码成比(bi)例(li)的模(mo)拟(ni)输(shu)出。R-2R网络(luo)结(jie)构简单(dan)，但要实(shi)现高精度(du)，对电(dian)阻(zu)的(de)匹配精(jing)度要求极高，任何(he)微小(xiao)的偏差都(dou)会(hui)影(ying)响整体的(de)线(xian)性度。

Σ-Δ（Sigma-Delta）调(diao)制：这种(zhong)技术(shu)通(tong)过过采样(yang)（oversampling）和(he)噪声(sheng)整(zheng)形（noiseshaping）来提高DAC的有(you)效(xiao)分辨率(lv)。简单(dan)的说(shuo)，它将(jiang)一(yi)个(ge)低采样(yang)率(lv)的信(xin)号，以极(ji)高的频(pin)率进行采样，并在(zai)高频处对量(liang)化(hua)噪声进行“整(zheng)形(xing)”，使其(qi)远(yuan)离我(wo)们关(guan)心(xin)的(de)低频(pin)信号区域，再通(tong)过数字(zi)滤(lv)波器(qi)进行平均，从而(er)在有(you)效带(dai)宽内(nei)获得(de)更(geng)高的信(xin)噪比和分(fen)辨率(lv)。

对(dui)于追(zhui)求极(ji)致(zhi)音频性(xing)能(neng)的(de)DAC9881而(er)言，Σ-Δ调制技术是(shi)提升(sheng)其动态范(fan)围(wei)和降低谐波(bo)失真的(de)关(guan)键。

电(dian)流输(shu)出或(huo)电压输(shu)出(chu)：DAC9881可以(yi)设计成电流输(shu)出型(xing)或(huo)电压(ya)输(shu)出(chu)型(xing)。电(dian)流(liu)输出(chu)型DAC的(de)输出电流(liu)与(yu)数(shu)字输(shu)入码成比(bi)例，通常需(xu)要外部(bu)运(yun)放(fang)进行电(dian)流(liu)-电(dian)压转(zhuan)换，这(zhe)提供了更(geng)大的(de)灵活性；电(dian)压输(shu)出(chu)型DAC则直接(jie)输出一个与(yu)数字输(shu)入码成比例(li)的电压，结构(gou)更紧凑。

DAC9881根(gen)据(ju)不同(tong)的应用场(chang)景，提(ti)供了(le)灵活的输(shu)出选择。

数字接口(kou)：为(wei)了方(fang)便与(yu)微处(chu)理器(qi)或FPGA等数字逻辑器件(jian)连接，DAC9881支(zhi)持多种标准数字接(jie)口(kou)，如SPI（SerialPeripheralInterface）、I2S（Inter-ICSound）等(deng)。这(zhe)些接口(kou)允许(xu)高效率、低(di)引脚数(shu)量的数据传(chuan)输，简化了(le)系统设计(ji)。

三、性能指(zhi)标：衡量精(jing)密度(du)的(de)标(biao)尺

要(yao)全面(mian)理(li)解DAC9881的强(qiang)大，我们(men)还需要关注它的(de)一系(xi)列关键性(xing)能指(zhi)标(biao)：

分辨率(Resolution):18位，如(ru)前所述，这是其(qi)最显著的特点(dian)，决(jue)定了(le)信号的(de)细(xi)腻(ni)程度(du)。线性(xing)度(Linearity):包括积(ji)分线(xian)性度（IntegralLinearityError,INL）和(he)微分线(xian)性度(du)（DifferentialLinearityError,DNL）。

优秀的线性度意(yi)味着(zhe)DAC的(de)输出(chu)电压/电流(liu)与数(shu)字输入码(ma)之(zhi)间具有(you)近乎(hu)完(wan)美(mei)的(de)线(xian)性关(guan)系(xi)，不(bu)会引(yin)入额(e)外的(de)失真。DAC9881通常(chang)具备极低的INL和(he)DNL值，确保(bao)信号的忠(zhong)实还原(yuan)。失真(zhen)(Distortion):总谐(xie)波失(shi)真（TotalHarmonicDistortion,THD）和(he)失真+噪(zao)声（Distortion+Noise,SINAD）是衡(heng)量DAC音(yin)频性(xing)能的(de)重(zhong)要(yao)指(zhi)标。

DAC9881凭借其高精度设计(ji)，能够(gou)实现(xian)极(ji)低的THD和优异(yi)的SINAD，为(wei)用户带来(lai)清晰(xi)、纯(chun)净的(de)音(yin)质。采(cai)样率(lv)(SamplingRate):DAC9881支(zhi)持的最(zui)高采样率决定(ding)了它(ta)能够处理(li)的信号带宽。高(gao)采样率(lv)意味着(zhe)可以(yi)处(chu)理(li)更高(gao)频率(lv)的(de)信号，或(huo)者在低(di)采样率下(xia)实现(xian)更(geng)高的信噪(zao)比(bi)（通过(guo)过(guo)采样）。

功耗(hao)(PowerConsumption):在高(gao)性能(neng)的DAC9881也致(zhi)力(li)于优(you)化功耗，使(shi)其适用于(yu)各(ge)种(zhong)嵌入(ru)式系(xi)统和(he)对(dui)功(gong)耗(hao)敏(min)感的(de)应用(yong)。

四、封装与(yu)集(ji)成：设计者的(de)福音(yin)

DAC9881通(tong)常(chang)采用标准的(de)SOIC、TSSOP等(deng)封装(zhuang)形(xing)式，便(bian)于PCB板上(shang)的布局和焊接(jie)。其内(nei)部(bu)集(ji)成度高，包含了必要(yao)的参考电压源(yuan)、数(shu)字(zi)接口逻(luo)辑(ji)等，极(ji)大地(di)简化了外(wai)部电路(lu)的设计，降(jiang)低了物料清单（BOM）成本。这(zhe)种“即(ji)插即用”的(de)特性(xing)，让(rang)工程师(shi)能够更专(zhuan)注于核(he)心(xin)应用的设(she)计，而(er)非繁(fan)琐的(de)模拟(ni)电路搭(da)建(jian)。

至(zhi)此，我们(men)已经对DAC9881的内在原理(li)和核心(xin)性能(neng)有(you)了(le)初步的(de)认识。它凭借18位(wei)的超(chao)高分(fen)辨(bian)率(lv)、精密(mi)的内(nei)部(bu)架构以(yi)及优异(yi)的性能(neng)指标，为(wei)各种(zhong)高(gao)要(yao)求的应用场(chang)景奠(dian)定(ding)了坚(jian)实(shi)的基础。在下一(yi)部分，我们将深(shen)入探讨(tao)DAC9881是如何(he)将这(zhe)份精(jing)密转(zhuan)化为触手可及(ji)的应用(yong)，驱动各(ge)行(xing)各业的(de)创新(xin)。

DAC9881：精密(mi)之(zhi)“芯”，赋能(neng)多元应用

在第(di)一(yi)部分(fen)，我们(men)深(shen)入剖(pou)析了18位数(shu)模转换(huan)芯片DAC9881的(de)核心(xin)原理与卓(zhuo)越(yue)性(xing)能。如(ru)今(jin)，是(shi)时(shi)候(hou)将目光投(tou)向它(ta)广阔(kuo)的(de)应(ying)用领域，看(kan)看这(zhe)款精(jing)密(mi)“芯(xin)”是如(ru)何在(zai)音频(pin)、医疗(liao)、通信等多个行业(ye)中(zhong)大放异彩(cai)，赋能创新(xin)，驱动进步的。DAC9881不仅仅(jin)是理(li)论上的完美(mei)，更(geng)是(shi)实践中(zhong)的强(qiang)大力量。

一、音频领域(yu)的(de)“天(tian)籁之音(yin)”缔造者

在追求极致音(yin)质的(de)音频(pin)设(she)备(bei)领域(yu)，DAC9881堪称(cheng)一(yi)颗(ke)璀璨的明珠。无(wu)论(lun)是高(gao)端的(de)Hi-Fi播(bo)放器(qi)、专(zhuan)业录音(yin)棚(peng)的(de)音(yin)频(pin)接(jie)口(kou)、影院级的环绕声解码器(qi)，还是(shi)智(zhi)能(neng)音响(xiang)系统，DAC9881的(de)18位高分辨率(lv)都(dou)能(neng)带来(lai)无与(yu)伦比的(de)听(ting)觉体(ti)验。

高保(bao)真(zhen)音源(yuan)还原(yuan)：传统(tong)CD音质(zhi)为16位(wei)，而DAC9881的(de)18位精(jing)度(du)，意(yi)味着它(ta)能(neng)够比CD音质(zhi)记(ji)录(lu)和还原更(geng)多(duo)的(de)声音细节(jie)。这使(shi)得音(yin)乐中的微(wei)弱(ruo)动态、空间感(gan)、乐器的(de)质感都得(de)以更真(zhen)实地呈现，让听者仿佛置(zhi)身于音乐(le)现场(chang)。超(chao)低失真(zhen)与噪(zao)声：音(yin)乐(le)的(de)魅力(li)在(zai)于其丰(feng)富(fu)性和纯(chun)净度(du)。

DAC9881极低(di)的THD+N（总谐波(bo)失真加噪声）确保了(le)信号在转(zhuan)换(huan)过(guo)程(cheng)中(zhong)几乎(hu)不引入杂(za)音和(he)失真(zhen)，让音(yin)乐(le)的原貌(mao)得以完美(mei)保留，传递(di)出“纯(chun)净”的音(yin)色(se)。宽广(guang)的动态(tai)范(fan)围：从最轻(qing)柔的(de)耳语(yu)到最震(zhen)撼的鼓(gu)点(dian)，音乐的动态(tai)范围是其(qi)生命力所在。DAC9881的18位(wei)分(fen)辨(bian)率赋(fu)予(yu)了其(qi)宽广的(de)动态范(fan)围，使得音(yin)乐的起伏跌宕、强弱(ruo)变化都(dou)能够被(bei)精准(zhun)地捕(bu)捉和(he)重现，赋(fu)予(yu)音乐(le)更(geng)强(qiang)的(de)表(biao)现(xian)力。

灵活的(de)接(jie)口支(zhi)持：DAC9881支(zhi)持(chi)I2S等音(yin)频(pin)领域(yu)常用(yong)的(de)数(shu)字接口，能够与(yu)各类数字音频(pin)处理(li)器（DSP）、微控制(zhi)器(qi)（MCU）等无(wu)缝(feng)对接，极大(da)地(di)简(jian)化了(le)音频系统(tong)的设(she)计流程。

二、医(yi)疗(liao)仪(yi)器中的“生命(ming)守护(hu)者”

在对(dui)精(jing)度和(he)可靠性有(you)着(zhe)严苛(ke)要求的(de)医疗领域(yu)，DAC9881同样(yang)扮演着至(zhi)关重(zhong)要(yao)的角(jiao)色。它为各种精(jing)密医疗(liao)仪器提(ti)供了准(zhun)确(que)的(de)信号生成能力，成为“生命(ming)守(shou)护者”的得力(li)助手(shou)。

精密(mi)波形发生(sheng)器(qi)：在心电(dian)图（ECG）、脑(nao)电图（EEG）等生(sheng)理信(xin)号监(jian)测设(she)备中，需要(yao)生(sheng)成(cheng)精确(que)的模(mo)拟波形用于信(xin)号模(mo)拟或测试。DAC9881的高精度输出(chu)能够生成极(ji)为逼真(zhen)的模(mo)拟生理信(xin)号，用(yong)于设(she)备(bei)的(de)校准和性(xing)能验证。医(yi)疗影像设(she)备：在数(shu)字(zi)X光、CT、MRI等(deng)成(cheng)像(xiang)设备中，需(xu)要精(jing)确(que)控(kong)制图(tu)像采集和显示(shi)单元的模(mo)拟(ni)信号。

DAC9881可以用于(yu)生(sheng)成(cheng)用于控制探(tan)测器增益(yi)、扫描(miao)参数(shu)等高精度模拟(ni)信(xin)号(hao)，确(que)保(bao)图像的质(zhi)量和(he)诊断(duan)的准确性(xing)。输液(ye)泵与(yu)药物(wu)注(zhu)射系统(tong)：精确(que)的药物(wu)输送对(dui)于患(huan)者(zhe)的治疗(liao)效果(guo)至关(guan)重要(yao)。DAC9881可以(yi)用(yong)于控制(zhi)微量泵的驱(qu)动(dong)电机，实现(xian)对药(yao)物输(shu)送(song)速(su)率的(de)毫微(wei)米级精准(zhun)控(kong)制，确(que)保药物(wu)剂量(liang)的准确无(wu)误。

听力(li)辅助设(she)备：在(zai)助(zhu)听器等(deng)听力(li)辅助(zhu)设备中，DAC9881能够精确地(di)将数字处理后(hou)的声音信号转(zhuan)换(huan)为(wei)模拟信号，并根据用(yong)户的听力损失(shi)情况(kuang)进行(xing)精(jing)细的调(diao)节，提供(gong)更(geng)清晰、更自(zi)然(ran)的(de)听觉(jue)体验。

三、通信与(yu)测试(shi)测(ce)量领域(yu)的“信(xin)号专家(jia)”

在(zai)高(gao)速发展(zhan)的通(tong)信技术和(he)精密(mi)的测(ce)试测量领域，DAC9881的高性(xing)能使其成为(wei)不可(ke)或(huo)缺的(de)信(xin)号生成(cheng)工具(ju)。

软件定义(yi)无线电(dian)（SDR）：SDR技术(shu)允(yun)许通(tong)过软(ruan)件重(zhong)配(pei)置无(wu)线(xian)电(dian)设(she)备的(de)功能(neng)。DAC9881作(zuo)为SDR中的(de)关(guan)键组(zu)件(jian)，能够(gou)根据(ju)软件(jian)指令生成高(gao)精(jing)度、宽(kuan)带宽的(de)射频（RF）信号(hao)，用于基(ji)带信(xin)号的调制(zhi)和传(chuan)输。其高分(fen)辨(bian)率和低(di)噪声(sheng)性能(neng)，直接(jie)影响(xiang)SDR的信(xin)号质量和(he)通信效率(lv)。

信号(hao)发生(sheng)器(qi)：在(zai)实(shi)验室和生(sheng)产线上(shang)，信(xin)号发生(sheng)器(qi)是(shi)验证和(he)调(diao)试电子设(she)备的重要(yao)工具。DAC9881可以作为高(gao)精度信号发(fa)生(sheng)器的(de)核心，生成(cheng)各(ge)种(zhong)复(fu)杂、精(jing)确的模拟信号，如射(she)频信号、函(han)数信号等(deng)，用(yong)于(yu)RF模块、通(tong)信(xin)芯(xin)片的(de)测(ce)试。数据采集(ji)系统（DAQ）：在一些(xie)需要(yao)高精(jing)度模(mo)拟信(xin)号输出的(de)应用中，如(ru)激励信号的(de)生(sheng)成(cheng)，DAC9881也(ye)扮演着重要角(jiao)色，为(wei)复(fu)杂(za)的数(shu)据(ju)采(cai)集系(xi)统提供强(qiang)大(da)的(de)模拟(ni)输(shu)出能力(li)。

电子测试设备：从(cong)生(sheng)产线上的(de)自(zi)动化测试到实验(yan)室(shi)的精密测(ce)量，DAC9881的高精度(du)和可(ke)靠性(xing)使(shi)其(qi)成为各(ge)种(zhong)电(dian)子测试(shi)设(she)备的(de)理想(xiang)选(xuan)择，为保障产(chan)品(pin)质量(liang)提供(gong)坚实(shi)的技(ji)术支撑。

四、嵌入式系(xi)统与(yu)工业控(kong)制中的(de)“智能大脑”延伸

除了上(shang)述(shu)领域(yu)，DAC9881在更广泛(fan)的嵌入(ru)式系(xi)统(tong)和工(gong)业控制领域也(ye)展现出强大的(de)潜力。

传感(gan)器激(ji)励与(yu)校(xiao)准：在工(gong)业自(zi)动化(hua)和物(wu)联网（IoT）设备中，DAC9881可(ke)以用于生(sheng)成(cheng)精(jing)确的激励(li)信(xin)号(hao)，驱动(dong)各种传感(gan)器(qi)，并(bing)根据传感(gan)器(qi)输(shu)出进(jin)行校准(zhun)，提升测量的(de)准(zhun)确(que)性(xing)。电机控(kong)制：在需要(yao)精细(xi)控制(zhi)电(dian)机(ji)转速或位(wei)置的应用(yong)中，DAC9881可以输出模拟控(kong)制(zhi)信(xin)号，驱(qu)动电机控(kong)制器(qi)，实现平滑(hua)、精确(que)的(de)运动控(kong)制。

用(yong)户界(jie)面(mian)反馈：在一些工业(ye)控(kong)制(zhi)面(mian)板或人(ren)机交(jiao)互界(jie)面中，DAC9881可以(yi)用(yong)于生(sheng)成模拟(ni)的反(fan)馈信(xin)号(hao)，例如驱动(dong)模拟指(zhi)示器或音频提(ti)示，增强用户体(ti)验。

结(jie)语(yu)：

18位(wei)数模(mo)转换(huan)芯片DAC9881，凭借(jie)其卓越(yue)的(de)18位分(fen)辨率(lv)、精密的内(nei)部设(she)计、优(you)异的性能指标(biao)，已经(jing)成为连接数字世(shi)界(jie)与模拟世(shi)界的精密桥(qiao)梁(liang)。从(cong)营(ying)造动人(ren)的(de)“天(tian)籁之音(yin)”到守(shou)护生(sheng)命的(de)“精密仪器”，再(zai)到驱动(dong)通信(xin)与工(gong)业的(de)“智能信号(hao)”，DAC9881以其无(wu)可比拟(ni)的精(jing)度和可靠(kao)性，不(bu)断赋(fu)能各行各(ge)业(ye)的创(chuang)新(xin)与发展。

对于追求极(ji)致性能(neng)和(he)精(jing)密(mi)控制(zhi)的(de)工(gong)程(cheng)师(shi)们而(er)言，DAC9881无疑是(shi)一个(ge)值得深入(ru)研究和应用的(de)强大武器，它(ta)将(jiang)助您(nin)在(zai)电子技(ji)术的(de)应(ying)用(yong)之路(lu)上，开创更多可(ke)能，实(shi)现更(geng)多突(tu)破。AET电子技(ji)术应用，与(yu)您(nin)一(yi)同探索科技前(qian)沿，共创智(zhi)能未来。

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图片来源：每经记者阿莫斯-亚隆摄