AD1851R

16-Bit/18-Bit, 16 X Fs PCM Audio DACs specifications of THD+N and signal-to-noise ratioThe AD1851/AD1861 is a monolithic PCM audio DAC. The are 100% tested for all devices.AD1851 is a 16-bit device, while the AD1861 is an 18-bit de-The AD1851/AD1861 operates with ±5 V power supplies, mak-vice. Each device provides a voltage output amplifier, DAC,ing it suitable for home use markets. The digital supply, V , canLserial-to-parallel register and voltage reference. The digital por-be separated from the analog supplies, V and –V , for reducedS Stion of the AD1851/AD1861 is fabricated with CMOS logicdigital crosstalk. Separate analog and digital ground pins areelements that are provided by Analog Devices’ 2 μm ABCMOSalso provided. Power dissipation is 100 mW typical.process. The analog portion of the AD1851/AD1861 is fabri-The AD1851/AD1861 is available in either a 16-pin plastic DIPcated with bipolar and MOS devices as well as thin-filmor a 16-pin plastic SOIC package. Both packages incorporateresistors.the industry standard pinout found on the AD1856 andThis combination of circuit elements, as well as careful designAD1860 PCM audio DACs. As a result, the AD1851/AD1861and layout techniques, results in high performance audio play-is a drop-in replacement for designs where ±5 V supplies haveback. Laser-trimming of the linearity error affords low total har-been used with the AD1856/AD1860. Operation is guaranteedmonic distortion. An optional linearity trim pin is provided toover the temperature range of –25°C to +70°C and over theallow residual differential linearity error at midscale to be elimi-voltage supply range of ±4.75 V to ±5.25 V.nated. This feature is particularly valuable for low distortionreproductions of low amplitude signals. Output glitch is alsoPRODUCT HIGHLIGHTSsmall, contributing to the overall high level of performance. Thel. AD1851 16-bit resolution provides 96 dB dynamic range.output amplifier achieves fast settling and high slew rates, pro-AD1861 18-bit resolution provides 108 dB dynamic range.viding a full ±3 V signal at load currents up to 8 mA. When2. No external components are required.used in current output mode, the AD1851/AD1861 provides a±1 mA output signal. The output amplifier is short circuit3. Operates with ±5 V supplies.protected and can withstand indefinite shorts to ground.4. Space saving 16-pin SOIC and plastic DIP packages.The serial input interface consists of the clock, data and latch5. 100 mW power dissipation.enable pins. The serial 2s complement data word is clocked into6. High input clock data rates and 1.5 μs settling time permitsthe DAC, MSB first, by the external clock. The latch enable23, 43, 83 and 163 oversampling.signal transfers the input word from the internal serial inputregister to the parallel DAC input register. The AD1851 input7. ±3 V or ±1 mA output capability.clock can support a 12.5 MHz data rate, while the AD1861 in-8. THD + Noise and SNR are 100% tested.put clock can support a 13.5 MHz data rate. This serial input9. Pin-compatible with AD1856 & AD1860 PCM audio DACs.port is compatible with second generation digital filter chipsused in consumer audio products. These filters operate at over-sampling rates of 23, 43, 83 and 163 sampling frequencies.REV. AInformation furnished by Analog Devices is believed to be accurate andreliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for itsuse, nor for any infringements of patents or other rights of third partiesOne Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106,  U.S.A.which may result from its use. No license is granted by implication orotherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Tel: 617/329-4700 Fax: 617/326-8703(T @ +258C and 65 V supplies, unless otherwise noted)AD1851/AD1861–

16-Bit/18-Bit, 16 X Fs PCM Audio DACs# AD1851R Technical Documentation

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The AD1851R is a high-performance, 24-bit, 192 kHz stereo digital-to-analog converter (DAC) primarily employed in professional and consumer audio applications requiring premium audio quality. Key use cases include:

 Digital Audio Workstations (DAWs) 
- Professional recording studio interfaces
- Mixing console integration
- Mastering equipment
- Broadcast audio systems

 High-End Consumer Audio 
- Audiophile digital music players
- Home theater systems
- High-resolution audio receivers
- Premium soundbars

 Broadcast and Professional Audio 
- Digital audio mixing consoles
- Broadcast studio equipment
- Public address systems
- Musical instrument digital interfaces

### Industry Applications
 Professional Audio Equipment 
- Studio-grade AD/DA converters
- Digital mixing consoles
- Audio processing equipment
- Broadcast studio gear

 Consumer Electronics 
- High-end AV receivers
- Premium digital audio players
- Home theater systems
- Automotive infotainment systems

 Telecommunications 
- Professional teleconferencing systems
- Digital telephone exchanges
- Voice over IP equipment

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  Exceptional Audio Performance : 24-bit resolution with 192 kHz sampling rate delivers studio-quality audio reproduction
-  Low Distortion : THD+N typically -100 dB ensures minimal signal degradation
-  Flexible Interface : Supports multiple digital audio formats including I²S, left-justified, and right-justified
-  Integrated Features : On-chip digital filters and analog output stages reduce external component count
-  Low Power Operation : Suitable for portable and power-sensitive applications

 Limitations: 
-  Complex Implementation : Requires careful PCB layout and power supply design for optimal performance
-  Cost Considerations : Premium pricing compared to consumer-grade DACs
-  External Components : Still requires high-quality external components for reference voltages and filtering
-  Thermal Management : May require heat sinking in high-performance continuous operation

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Power Supply Design 
-  Pitfall : Inadequate power supply decoupling causing noise and distortion
-  Solution : Implement multi-stage decoupling with 10 μF tantalum, 1 μF ceramic, and 100 nF ceramic capacitors placed close to power pins

 Clock Jitter Management 
-  Pitfall : Excessive clock jitter degrading audio performance
-  Solution : Use low-jitter clock sources and minimize clock trace lengths with proper impedance control

 Grounding Issues 
-  Pitfall : Improper ground plane design introducing digital noise into analog outputs
-  Solution : Implement star grounding with separate analog and digital ground planes connected at a single point

### Compatibility Issues with Other Components

 Digital Interface Compatibility 
- The AD1851R supports multiple digital audio formats but requires proper configuration of format selection pins
- Ensure compatibility with digital sources by verifying supported sample rates and data formats

 Analog Stage Integration 
- Output stage requires proper impedance matching with subsequent analog circuitry
- May require external op-amps for specific gain requirements or specialized filtering

 Microcontroller Interface 
- Control interface compatibility with various microcontrollers and DSPs
- Ensure proper timing for control register programming

### PCB Layout Recommendations

 Power Supply Layout 
- Use separate power planes for analog and digital supplies
- Place decoupling capacitors as close as possible to power pins
- Implement proper star grounding for power distribution

 Signal Routing 
- Keep digital and analog signal traces physically separated
- Route clock signals away from analog output traces
- Use ground planes between digital and analog sections

 Component Placement 
- Position the AD1851R centrally to minimize trace lengths
- Place critical passive components (resistors, capacitors) close to their respective pins
- Consider thermal management for high-performance applications