Single Supply Dual 18-Bit Audio DAC APPLICATIONS REFCK NRLPortable Compact Disc Players 4 13Portable DAT Players and RecordersDR 5 12 AGNDAutomotive Compact Disc Players18-BITSERIALAutomotive DAT PlayersREGISTER VREFLR 6 11 NRRMultimedia Workstations+V RDGND 7 10O18-BIT–DACVV R8 9 SBPRODUCT DESCRIPTIONThe AD1868 is a complete dual 18-bit DAC offering excellentperformance while requiring a single +5 V power supply. It isThe AD1868 operates on +5 V power supplies. The digital sup-fabricated on Analog Devices’ ABCMOS wafer fabrication pro-ply, V , can be separated from the analog supply, V , for re-L Scess. The monolithic chip includes CMOS logic elements, bipo-duced digital feedthrough. Separate analog and digital groundlar and MOS linear elements, and laser-trimmed thin-filmpins are also provided. In systems employing a single +5 voltresistor elements. Careful design and layout techniques have re-power supply, V and V should be connected together. In bat-L Ssulted in low distortion, low noise, high channel separation, andtery operated systems, operation will continue even with reducedlow power dissipation.supply voltage. Typically, the AD1868 dissipates 50 mW.The DACs on the AD1868 chip employ a partially segmentedThe AD1868 is packaged in either a 16-pin plastic DIP or a 16-architecture. The first three MSBs of each DAC are segmentedpin plastic SOIC package. Operation is guaranteed over the tem-into seven elements. The 15 LSBs are produced using standardperature range of –35°C to +85°C and over the voltage supplyR-2R techniques. The segments and R-2R resistors are laserrange of 4.75 V to 5.25 V.trimmed to provide extremely low total harmonic distortion.The AD1868 requires no deglitcher or trimming circuitry. LowPRODUCT HIGHLIGHTSnoise is achieved through the use of two noise-reduction capacitors.1. Single-supply operation @ +5 V.Each DAC is equipped with a high performance output ampli-2. 50 mW power dissipation (typical).fier. These amplifiers achieve fast settling and high slew rate,producing ±1 V signals at load currents up to ±1 mA. The 3. THD+N is 0.004% (typical).buffered output signal range is 1.5 V to 3.5 V. Reference volt-4. Signal-to-Noise Ratio is 97.5 dB (typical).ages of 2.5 V are provided, eliminating the need for “False5. 108 dB channel separation (minimum).Ground” networks.6. Compatible with all digital filter chips.A versatile digital interface allows the AD1868 to be directlyconnected to all digital filter chips. Fast CMOS logic elements7. 16-pin DIP and 16-pin SOIC packages.allow for an input clock rate of up to 13.5 MHz. This allows for8. No deglitcher required.operation at 2×, 4×, 8×, or 16× the sampling frequency for each9. No external adjustments required.channel. The digital input pins of the AD1868 are TTL and+5 V CMOS compatible.*Protected by U.S. Patent Numbers: 3,961,326; 4,141,004; 4,349,811;4,857,862; and patents pending.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(typical at T = +258C and +5 V supplies unless otherwise noted)AD1868–

Single Supply Dual 18-Bit Audio DAC# AD1868NJ Technical Documentation

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The AD1868NJ is a high-performance, 18-bit monolithic digital-to-analog converter (DAC) primarily employed in precision audio and instrumentation applications. Its typical use cases include:

 Digital Audio Systems 
- Professional audio equipment (mixers, recording consoles)
- High-end consumer audio (CD players, digital audio workstations)
- Broadcast studio equipment
- Automotive infotainment systems

 Instrumentation and Measurement 
- Automated test equipment (ATE)
- Data acquisition systems
- Precision voltage/current sources
- Medical imaging equipment

 Industrial Control Systems 
- Process control instrumentation
- Motor control feedback systems
- Precision actuator control

### Industry Applications
 Audio Industry 
- Digital mixing consoles requiring 18-bit resolution
- High-resolution audio playback systems
- Digital effects processors
- Audio test and measurement equipment

 Telecommunications 
- Base station equipment
- Digital signal processing systems
- Voice-over-IP equipment

 Medical Electronics 
- Patient monitoring systems
- Diagnostic imaging equipment
- Laboratory instrumentation

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  High Resolution : 18-bit architecture provides excellent dynamic range (typically 96dB)
-  Low Distortion : THD+N typically -90dB at 1kHz
-  Monolithic Construction : Enhanced reliability and temperature stability
-  Direct Digital Synthesis : Capable of generating precise analog waveforms
-  Wide Operating Range : ±5V to ±15V supply operation

 Limitations: 
-  Power Consumption : Requires careful thermal management in dense layouts
-  Cost Considerations : Premium pricing compared to 16-bit alternatives
-  Clock Sensitivity : Requires clean, low-jitter clock signals
-  PCB Real Estate : Larger package size than modern delta-sigma DACs

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Power Supply Decoupling 
-  Pitfall : Inadequate decoupling causing noise and distortion
-  Solution : Use 0.1μF ceramic capacitors at each power pin, plus 10μF tantalum capacitors per supply rail

 Clock Integrity Issues 
-  Pitfall : Clock jitter degrading audio performance
-  Solution : Implement dedicated clock distribution, use low-jitter oscillators, maintain controlled impedance traces

 Grounding Problems 
-  Pitfall : Mixed analog/digital grounds causing noise coupling
-  Solution : Implement star grounding, separate analog and digital ground planes with single-point connection

### Compatibility Issues with Other Components

 Digital Interface Compatibility 
- The AD1868NJ uses a serial input format compatible with most DSPs and microcontrollers
- Ensure timing compatibility with host processor (setup/hold times)
- Voltage level matching required between digital source and DAC

 Analog Output Stage 
- Requires external I/V conversion and filtering
- Compatible with standard op-amps (OPA2134, NE5532 for audio applications)
- Output current capability: ±1mA typical

 Clock Requirements 
- Maximum clock frequency: 16MHz
- Compatible with common crystal oscillators and clock generators
- Requires clean, stable clock source with minimal jitter

### PCB Layout Recommendations

 Power Distribution 
- Use separate power planes for analog and digital supplies
- Implement extensive decoupling near device pins
- Route power traces with adequate width for current carrying capacity

 Signal Routing 
- Keep digital inputs away from analog outputs
- Use controlled impedance for clock lines
- Minimize trace lengths for critical analog paths
- Implement proper shielding for sensitive analog sections

 Thermal Management 
- Provide adequate copper area for heat dissipation
- Consider thermal vias for improved heat transfer
- Maintain proper component spacing for air circulation

 Grounding Strategy 
- Implement separate analog and digital ground planes
- Connect grounds at single point