ANALOG DEVICES AD5748 Service Manual

工业电流/电压输出驱动器，

主要特性

电流输出范围：4 mA至21 mA、0mA至21 mA
总不可调整误差(TUE)：±0.15% FSR
输出温漂：±5 ppm/°C FSR(典型值)
电压输出范围：0 V至5 V、0 V至10.5 V、±10.5 V
总不可调整误差(TUE)：±0.05% FSR
输出温漂：±3 ppm/°C FSR(典型值)
灵活的串行数字接口
片内输出故障检测
PEC差错校验
异步CLEAR(清零)功能
灵活的上电状态(0 V或三态)
电源电压范围

AV

:+12 V (± 10%)至+24 V (± 10%)

DD

AV

：-12 V (± 10%)至-24 V (± 10%)

SS

输出环路顺从电压：AVDD – 2.75 V
温度范围：-40℃至+105℃
32引脚5 mm × 5 mm LFCSP封装

应用
过程控制
执行器控制
PLC(可编程控制器)

概述

输出范围可编程

AD5748

输出电压由另一个单独的引脚提供，可配置为三种输出电

压范围：0 V至5 V、0 V至10.5 V或±10.5 V。

AD5748的模拟输出有短路和开路保护功能，可以驱动2 µF

的容性负载和0.1 H的感性负载。

该器件的工作电压范围是±12 V～±24 V。输出环路顺从电

压范围是0 V～AV

灵活的串行接口兼容SPI和MICROWIRE，可以在3线模式

下工作，从而极大地降低隔离应用的数字隔离要求。而

且，该接口具有可选择的PEC差错校验功能，使用CRC-8

差错校验，适用于可能发生数据通信故障的工业环境。

该器件还具有上电复位功能，用于确保器件在已知状态下

上电(0 V或三态)，并且具有异步CLEAR引脚，用于将输出

设置为零刻度/中间量程，或者是选定电流范围的下限值。

HW SELECT引脚用来配置上电时器件是处于硬件模式还是

软件模式。

注意，本数据手册“典型工作特性”部分中的图线包含有关

标准范围的信息，这与AD5750/AD5750-1数据手册所公布

的相同。虽然已经做过超量程测试，但并未生成新图线，

绘图时仍然使用了之前的数据。

− 2.75 V。

DD

AD5748是一款单通道、低成本、高精度、电压/电流输出

驱动器，输出范围可通过硬件或软件编程。软件输出范围

可通过SPI/MICROWIRE™兼容的串行接口进行设置。

AD5748针对PLC和工业过程控制应用而设计。AD5748的

模拟输入由一个低电压、单电源供电的数模转换器(DAC)

表1. 相关器件

产品型号 描述

AD5422

单通道、16位、串行输入、电流源
和电压输出DAC

提供，对该模拟输入进行内部调理以提供所需的输出电流/

电压范围。模拟输入范围为0 V至4.096 V。

AD5748提供两种可编程输出电流范围：4 mA至21 mA和

0 mA至21 mA。

Rev. A

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AD5748

目录

特性.....................................................................................................1

应用.....................................................................................................1

概述.....................................................................................................1

修订历史............................................................................................2

功能框图............................................................................................3

技术规格............................................................................................4

时序特性 ...................................................................................7

绝对最大额定值...............................................................................9

ESD警告 ....................................................................................9

引脚配置和功能描述 ................................................................... 10

典型工作特性 ................................................................................ 12

电压输出 ................................................................................ 12

电流输出 ................................................................................ 16

术语.................................................................................................. 21

工作原理......................................................................................... 22

软件模式 ................................................................................ 22

电流输出架构........................................................................ 24

驱动感性负载........................................................................ 24

AD5748的上电状态 ............................................................. 24

上电时的默认寄存器 .......................................................... 25

复位功能 ................................................................................25

OUTEN................................................................................... 25

软件控制 ................................................................................25

硬件控制 ................................................................................27

传递函数 ................................................................................27

特性详情......................................................................................... 28

输出故障报警—软件模式 .................................................. 28

输出故障报警—硬件模式 .................................................. 28

电压输出短路保护............................................................... 28

异步清零(CLEAR)...............................................................28

电流设置电阻........................................................................ 29

分组差错校验(PEC)............................................................ 29

应用信息......................................................................................... 30

瞬变电压保护........................................................................ 30

散热考量 ................................................................................30

布局布线指南........................................................................ 30

电流隔离接口........................................................................ 31

微处理器接口........................................................................ 31

外形尺寸......................................................................................... 32

订购指南 ................................................................................32

修订历史

2010年5月—修订版0至修订版A

更改表2、电源要求 ......................................................................6

2010年3月—修订版0：初始版

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AD5748

功能框图

DVCC GND AVDD GND COMP1 COMP2

CLEAR

CLRSEL

SCLK/OUTEN*

SDIN/R0*

SYNC/RSET*

SDO/VFAULT*

HW SELECT

VIN

VREF

RESET

FAULT/TEMP*

NC/IFAULT*

*DENOTES SHARED PIN. SOFTWARE MODE DENOTED BY REGULAR TEXT, HARDWARE MODE

DENOTED BY ITALIC TEXT. FOR EXAMPLE, FOR FAULT/TEMP PIN, IN SOFTWARE MODE, THIS
PIN TAKES ON FAULT FUNCTION. IN HARDWARE MODE, THIS PIN TAKES ON TEMP FUNCTION.

INPUT SHIFT

REGISTER

AND

CONTROL

LOGIC

STATUS

REGISTER

IOUT RANGE

SCALING

VOUT SHORT FAULT

IOUT OPEN FAULT

AD2/R1* AD1/R2* AD0/R3* AVSS

OVERTEMP

PEC ERROR

VOUT RANGE

SCALING

POWER-

ON RESET

R2

R

SET

AD5748

VOUT

SHORT FAULT

IOUT

OPEN FAULT

AVDD

R3

图1

VSENSE+

VOUT

VSENSE–

REXT1
REXT2
IOUT

08922-001

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AD5748

技术规格

AVDD/AVSS = ±12 V (± 10%)至±24 V (± 10%)、DVCC = 2.7 V至5.5 V，GND = 0 V。IOUT：R

规格均为T

MIN至TMAX

。

= 300 Ω。除非另有说明，所有

LOAD

表2

1

参数

输入电压范围

V

IN

输入漏电流

基准输入

基准输入电压

最小值 典型值 最大值 单位 测试条件/注释

输出端无负载

0 to 4.096 V

−1 +1 µA

4.096 V 外部基准电压源需要与此处所述完全

相同；否则，精度误差会表现为输出
端的误差

输入漏电流

输出电压V

输出电压范围

OUT

−1 +1 µA

0 5 V
0 10.5 V AVDD必须至少具有1.3V的裕量

−10.5 +10.5 V AVDD/AVSS必须至少具有1.3 V的裕量

精度

总不可调整误差(TUE)

2

−0.3 +0.3 % FSR

−0.1 ±0.05 +0.1 % FSR TA = 25°C

相对精度(INL)
双极性零刻度误差(中间量程的

−0.02 ±0.005 +0.02 % FSR

−10 +10 mV ±10.5 V 范围

失调)

−8 ±0.5 +8 mV TA = 25°C, ±10.5 V 范围

双极性零刻度误差TC
零刻度误差

3

±1.5 ppm FSR/°C ±10.5 V 范围

−10 +10 mV ±10.5 V 范围

−8 ±0.5 +8 mV TA = 25°C, ±10.5 V 范围

零刻度误差TC

3

零刻度/失调误差

±1 ppm FSR/°C ±10.5 V 范围

−5 +5 mV 0 V 至 10.5 V 范围

−4 ±0.5 +4 mV TA = 25°C, 0 V 至 10.5 V 范围

−3 +3 mV 0 V 至 5 V 范围

−2.2 ±0.3 +2.2 mV TA = 25°C, 0 V 至 5 V 范围

失调误差TC
增益误差

3

±2 ppm FSR/°C

−0.05 +0.05 % FSR 所有输出范围

−0.04 ±0.015 +0.04 % FSR TA = 25°C

增益误差TC
满量程误差

3

±0.5 ppm FSR/°C

−0.05 +0.05 % FSR 所有输出范围

−0.04 ±0.015 +0.04 % FSR TA = 25°C

满量程误差TC

电压输出特性

裕量
短路电流
负载
容性负载稳定性

R

= ∞

LOAD

R

= 2 kΩ

LOAD

R

= ∞

LOAD

直流输出阻抗
0 V至5 V范围，¼至¾阶跃
0 V至5 V范围，40 mV输入阶跃

压摆率
输出噪声

3

3

±1.5 ppm FSR/°C

1.3 V

输出端无负载

15 mA
1 kΩ
TA = 25°C
1 nF
1 nF
2 µF 需要外部补偿电容；参见“驱动感性负载”部分

0.12 Ω
7 µs 2 kΩ || 220 pF，±0.05%

4.5 µs 指定2 kΩ || 220 pF，±0.05%
2 V/µs 指定2 kΩ || 220 pF

2.5 µV rms 带宽：0.1 Hz至10 Hz

45.5 µV rms 100 kHz带宽

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1

参数

输出噪声频谱密度

AD5748

最小值 典型值 最大值 单位 测试条件/注释

165 nV/√Hz 10 kHz时测量；指定2 kΩ || 220 pF

交流电源抑制比

直流电源抑制比

输出电流I

OUT

输出电流范围

精度(内部R

总不可调整误差(TUE)

4

)

SET

2

相对精度(INL)
失调误差

失调误差TC

3

增益误差

3

增益TC
满量程误差

满量程TC

精度(外部R

总不可调整误差(TUE)

3

4

)

SET

2

相对精度(INL)
失调误差

失调误差TC

3

增益误差

增益TC
满量程误差

3

满量程TC

电流输出特性

3

电流环路顺从电压

阻性负载

感性负载

建立时间

4 mA至21 mA，满量程阶跃

120 μA阶跃，4 mA至21 mA范围

直流电源抑制比

输出阻抗

数字输入

输入高电压V
输入低电压V

IH

IL

输入电流
引脚电容

数字输出

3

FAULT、IFAULT、TEMP、VFAULT

输出低电压V
输出低电压V
输出高电压V

OL

OL

OH

−65 dB 200 mV、50 Hz/60 Hz正弦波叠加于

电源电压上

10 µV/V 输出端无负载

0 21 mA

4 21 mA

−0.5 +0.5 % FSR

−0.3 ±0.15 +0.3 % FSR TA = 25°C

−0.02 ±0.01 +0.02 % FSR 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−16 +16 µA 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−10 +5 +10 µA TA = 25°C
±3 ppm FSR/°C 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.2 +0.2 % FSR 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.03 ±0.006 +0.03 % FSR TA = 25°C
±8 ppm FSR/°C 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.2 +0.2 % FSR 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.125 ±0.02 +0.125 % FSR TA = 25°C
±4 ppm FSR/°C 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.3 +0.3 % FSR

−0.1 ±0.02 +0.1 % FSR TA = 25°C

−0.02 ±0.01 +0.02 % FSR 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−14 +14 µA 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−11 +5 +11 µA TA = 25°C
±2 ppm FSR/°C 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.08 +0.08 % FSR 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.07 ±0.02 +0.07 % FSR TA = 25°C
±1 ppm FSR/°C 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.1 +0.1 % FSR 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

−0.07 ±0.02 +0.07 % FSR TA = 25°C
±2 ppm FSR/°C 4 mA 至 21 mA, 0 mA 至 21 mA

0 AVDD − 2.75 V

See comments 选择此参数时应确保不超过顺从电压

See comments 具有较高电感值时需要合适电容；

参见“驱动感性负载”部分

8.5 µs 250 Ω 负载

1.2 µs 250 Ω 负载
1 µA/V
130 MΩ

符合JEDEC标准

2 V

0.8 V

−1 +1 µA 每引脚
5 pF 每引脚

0.4 V 10 KΩ上拉电阻连接到DVCC

0.6 V 当电流为2.5 mA

3.6 V 10 KΩ上拉电阻连接到DVCC

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AD5748

1

参数

SDO

输出低电压V
输出高电压V

OL

OH

高阻抗输出电容
高阻抗漏电流

电源要求

正模拟电源AV
负模拟电源AV
数字电源DV

DD

SS

CC

输入电压

AI

DD

AI

SS

DI

CC

功耗

1

温度范围：−40°C至+105℃；典型值为+25°C。

2

规格包括全温度范围内的增益误差和失调误差，以及在TA = 125°C下工作1000小时后出现的漂移

3

通过特性保证，但未经生产测试。

4

详情参见“电流设置电阻”部分。

最小值 典型值 最大值 单位 测试条件/注释

0.5 0.5 V 吸电流200 μA
DVCC − 0.5 DVCC − 0.5 V 源电流200 μA
3 pF

−1 +1 µA

12 24 V ±10%

−12 −24 V ±10%

2.7 5.5 V

4.4 5.6 mA 输出端无负载，输出禁用，

5.2 6.2 mA 电流输出使能

5.2 6.2 mA 电压输出使能

2.0 2.5 mA 输出端无负载，输出禁用，

2.5 3 mA 电流输出使能

2.5 3 mA 电压输出使能

0.3 1 mA VIH = DVCC, VIL = GND
108 mW AVDD/AVSS = ±24 V, 输出端无负载

R3, R2, R1, R0 = 0, 1, 0, 1

R3, R2, R1, R0 = 0, 1, 0, 1

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时序特性

AVDD/AVSS = ±12 V (± 10%)至±24 V (± 10%)、DVCC = 2.7 V至5.5 V，GND = 0 V。VOUT：R

= 300 Ω。除非另有说明，所有规格均为T

R

LOAD

MIN至TMAX

表3

1, 2

参数

在T

MIN、TMAX

时的限值

t1 20 SCLK 周期时间
t2 8 SCLK 高电平时间
t3 8 SCLK 低电平时间
t4 5
t5 10

t6 5
t7 5

t8 5
t9, t10 1.5
t11 5
t12 40
t13 10

1

通过特性保证，但未经生产测试。

2

所有输入信号均指定tR = tF = 5 ns（DVCC的10％至90％）并从1.2 V电平起开始计时。

单位 描述

ns (最小值)
ns (最小值)
ns (最小值)
ns (最小值)
ns (最小值)
ns (最小值)
ns (最小值)
ns (最小值)
us(最大值)
ns (最小值)
ns(最大值)
ns (最小值)

SYNC 下降沿到SCLK下降沿建立时间

第16个SCLK下降沿到SYNC上升沿(如果使用PEC，则为第24个SCLK下降沿)
最小SYNC高电平时间(写入模式)
数据建立时间
数据保持时间
CLEAR脉冲低电平/高电平激活时间
最小SYNC高电平时间(读取模式)

SCLK上升沿到SDO有效(SDO CL= 15 pF)
RESET 脉冲低电平时间

。

AD5748

= 2 kΩ、CL = 200 pF、IOUT：

LOAD

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AD5748

时序图

t

1

SCLK

SYNC

SDIN

CLEA

VOUT

RESET

1 2 16

t

t

6

t

4

t

7

D15

R

t

10

3

t

8

t

2

t

5

D0

t

9

t

13

08922-002

图2. 写入模式时序图

1 2 16

SCLK

SYNC

SDIN

SDO

t

11

A2 A1 A0 R = 1 0 X X X X X X X X X X X

t

12

PEC

OVER

IOUT

X X X X X R3 R2 R1 R0

CLRSEL OUTEN RSET

ERROR

TEMP

FAULT

VOUT

FAULT

08922-003

图3. 回读模式时序图

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绝对最大额定值

除非另有说明，TA = 25°C。
100 mA以下的瞬态电流不会造成SCR闩锁。

表4

参数 额定值

AVDD至GND
AVSS至GND
AVDD至AVSS
DVCC至GND
VSENSE+至GND
VSENSE−至GND

数字输入至GND
数字输出至GND

VREF至GND
VIN至GND
VOUT、IOUT至GND

工作温度范围，工业级

存储温度范围
结温(TJ最大值)
32引脚LFCSP封装

热阻

θ

JA

引脚温度

焊接

ESD(人体模型)

-0.3 V至+30 V
+0.3 V至-28 V

-0.3 V至+58 V

-0.3 V至+7 V
AVSS至AVDD
±5.0 V

−0.3 V至DV
较小者)

−0.3 V至DV
较小者)

-0.3 V至+7 V

-0.3 V至+7 V
AVSS至AVDD

-40℃至+105℃

-65℃至+150℃
125℃

28℃/W
JEDEC工业标准
J-STD-020
3 kV

+ 0.3 V或7 V(取

CC

+ 0.3 V或7 V(取

CC

AD5748

注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损
坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其
它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能
够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器
件的可靠性。

ESD警告

ESD(静电放电)敏感器件。

带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况
下放电。尽管本产品具有专利或专有保护电
路，但在遇到高能量ESD时，器件可能会损
坏。因此，应当采取适当的ESD防范措施，
以避免器件性能下降或功能丧失。

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AD5748

表4. 引脚功能描述

引脚编号 引脚名称 描述

1 SDO/VFAULT

2 CLRSEL

3 CLEAR

4 DVCC
5 GND
6

SYNC

/RSET

7 SCLK/OUTEN

8 SDIN/R0

9 AD2/R1

10 AD1/R2

串行数据输出(SDO)。在软件模式下，此引脚用于在回读模式中从输入移位寄存器逐个输出数据。数据在
SCLK上升沿逐个输出，而且在SCLK下降沿有效。此引脚为CMOS输出。

短路故障报警(VFAULT)。在硬件模式下，此引脚用作短路故障报警引脚，并会在检测到短路错误时置位低

电平。此引脚为开漏输出，必须连接到上拉电阻。
在硬件或软件模式下，此引脚用于选择清零值(零刻度或中间量程)。在软件模式下，此引脚与内部CLRSEL
位取逻辑“或”。
高电平有效输入。置位此引脚可将输出电流/电压设置为选定范围(用户可选)的零刻度或中间量程。CLEAR
引脚与内部clear位取逻辑“或”。
在软件模式下，上电期间CLEAR引脚电平决定电压通道的上电状态，该通道可以设置为0 V或三态有效。详
情参见“异步清零(CLEAR)”部分。
数字电源。
接地连接。
上升沿锁存(SYNC)。在软件模式下，上升沿将输入移位寄存器数据并行载入AD5748，同时更新输出。
电阻选择(RSET)。在硬件模式下，此引脚选择是使用内部电流检测电阻，还是使用外部电流检测电阻。
如果RSET = 0，则选择外部检测电阻。
如果RSET = 1，则选择内部检测电阻。
串行时钟输入(SCLK)。在软件模式下，数据在SCLK下降沿读入输入移位寄存器。此引脚的工作时钟速率最
高达50 MHz。
输出使能(OUTEN)。在硬件模式下，此引脚用作输出使能引脚。
串行数据输入(SDIN)。在软件模式下，数据必须在SCLK下降沿有效。
范围解码位(R0)。在硬件模式下，此引脚与R1、R2和R3一起用于选择器件的输出电压/电流范围设置。
器件寻址位(AD2)。在软件模式下，此引脚与AD1和AD0配合使用，允许一条总线上最多可以寻址八个器
件。
范围解码位(R1)。在硬件模式下，此引脚与R0、R2和R3一起用于选择器件的输出电压/电流范围设置。
器件寻址位(AD1)。在软件模式下，此引脚与AD2和AD0配合使用，允许一条总线上最多可以寻址八个器
件。
范围解码位(R2)。在硬件模式下，此引脚与R0、R1和R3一起用于选择器件的输出电流/电压范围设置。

引脚配置和功能描述

MP

FAULT

SELECT

C

ESET

NC/I

NC

N

R

HW

FAULT/TE

32

31

PIN 1
INDICATOR

1SDO/VFAULT
2CLRSEL
3CLEAR

AD5748

4DVCC

TOP VIEW

5GND

(Not to Scale)

6SYNC/RSET

SCLK/OUTEN

NOTES

1. NC = NO CONNECT.

2. THE EXPOSED PADDLE IS TIED TO AVSS.

7
8SDIN/R0

9

10

AD2/R1

AD1/R2

图4. 引脚配置

NC

30

11

AD0/R3

NC

29

28

27

26

25

24 VSENSE+
23 VOUT
22 VSENSE–
21 AVSS
20 COMP1
19 COMP2
18 IOUT
17 AVDD

12

13

14

15

16

VIN

GND

EXT1

VREF

REXT2

R

08922-004

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