Ultralow Noise 20-Bit Audio DAC APPLICATIONS +V4 13 NRL1High Performance Compact Disc PlayersCLK 5 12 AGNDINPUTDigital Audio Amplifiers&20-BITLE 6 11Synthesizer Keyboards IOUTDIGITALDACDigital Mixing ConsolesOFFSETDATA 7 10 RFHigh Resolution Signal Processing–V 8 9 DGNDLAD1862PRODUCT DESCRIPTIONregister to the DAC input register. The data clock can functionThe AD1862 is a monolithic 20-bit digital audio DAC. Eachat 17 MHz, allowing 16 × F operation. The serial input port isSdevice provides a 20-bit DAC, 20-bit serial-to-parallel inputcompatible with second-generation digital filter chips for con-register and voltage reference. The digital portion of thesumer audio products such as the NPC SM5813 and SM5818.AD1862 is fabricated with CMOS logic elements that are pro-The AD1862 operates with ±5 V to ±12 V supplies for the dig-vided by Analog Devices’ BiMOS II process. The analog por-ital power supplies and ±12 V supplies for the analog supplies.tion of the AD1862 is fabricated with bipolar and MOS devicesThe digital and analog supplies can be separated for reducedas well as thin-film resistors.digital crosstalk. Separate analog and digital common pins areNew design, layout and packaging techniques all combine toalso provided. The AD1862 typically dissipates less thanproduce extremely high performance audio playback. The de-300 mW.sign of the AD1862 incorporates a digital offset circuit whichThe AD1862 is packaged in a 16-pin plastic DIP. The operatingimproves low-level distortion performance. Low stress packag-range is guaranteed to be –25°C to +70°C.ing techniques are used to minimize stress-induced parametricshifts. Stress-sensitive circuit elements are located in die areasPRODUCT HIGHLIGHTSwhich are least affected by packaging stress. Laser-trimming of1. 120 dB signal-to-noise ratio. (typical)initial linearity error affords extremely low total harmonic2. 102 dB D-Range performance. (minimum)distortion. Output glitch is also small, contributing to the over-all high level of performance.3. ±1 dB gain linearity @ –90 dB amplitude.The noise performance of the AD1862 is excellent. When used4. 20-bit resolution provides 120 dB of dynamic range.with the recommended two external noise-reduction capacitors,5. 16 × F operation.Sit achieves 120 dB signal-to-noise ratio.6. 0.0016% THD+N @ 0 dB signal amplitude. (typical)The serial input port consists of the clock, data and latch enablepins. A serial 20-bit, 2s complement data word is clocked into 7. Space saving 16-pin DIP package.the DAC, MSB first, by the external data clock. A latch-enable8. ±1 mA output current.signal transfers the input word from the internal serial input*Protected by U.S. Patent Numbers: 4,349,811; 4,857,862; 4,855,618;3,961,326; 4,141,004; 4,902,959.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 at +258C and 612 V supplies, see Figure 10 for test circuit schematic)AD1862–

Ultralow Noise 20-Bit Audio DAC# AD1862 Technical Documentation

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The AD1862 is a high-performance, 18-bit monolithic digital-to-analog converter (DAC) primarily employed in precision audio and instrumentation applications. Key use cases include:

-  Professional Audio Equipment : Digital mixing consoles, mastering systems, and high-end audio interfaces
-  Consumer Audio Systems : Premium CD players, digital audio workstations, and audiophile-grade DACs
-  Instrumentation Systems : Precision measurement equipment requiring high-resolution analog output
-  Broadcast Equipment : Studio-grade audio processing and transmission systems

### Industry Applications
 Audio Industry : The AD1862 excels in professional audio applications where low distortion and high signal-to-noise ratio are critical. Its 18-bit resolution provides 108dB dynamic range, making it suitable for studio mastering and high-fidelity reproduction systems.

 Test and Measurement : Used in precision signal generators and audio analyzers where accurate waveform reproduction is essential. The device's low glitch energy ensures minimal transient distortion during code transitions.

 Medical Imaging : Applied in ultrasound systems and medical audio equipment requiring clean analog signal reconstruction from digital data streams.

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  High Resolution : 18-bit architecture provides excellent dynamic range
-  Low Distortion : Typical THD+N of -96dB at 1kHz
-  Fast Settling Time : 1.5μs to 0.003% of full scale
-  Monolithic Construction : Ensures consistent performance and reliability
-  Direct Digital Interface : Compatible with most digital signal processors

 Limitations: 
-  Power Requirements : Requires ±5V to ±18V supply voltages
-  External Components : Needs high-quality external op-amps for I/V conversion
-  Cost Consideration : Premium pricing compared to 16-bit alternatives
-  Board Space : 20-pin DIP package may be large for compact designs

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Power Supply Decoupling 
-  Pitfall : Inadequate decoupling causing noise and distortion
-  Solution : Use 10μF tantalum and 0.1μF ceramic capacitors at each power pin, placed as close as possible to the device

 Grounding Issues 
-  Pitfall : Shared digital and analog ground paths introducing noise
-  Solution : Implement star grounding with separate analog and digital ground planes connected at a single point

 Clock Jitter 
-  Pitfall : Excessive jitter in master clock degrading performance
-  Solution : Use low-jitter clock sources and minimize clock trace lengths

### Compatibility Issues with Other Components

 Digital Interface Compatibility 
- The AD1862 accepts standard binary data formats but requires careful timing alignment with digital sources. Ensure compatibility with:
  - Digital filters (e.g., DF1700, SM5842)
  - Digital signal processors
  - Microcontroller interfaces

 Analog Output Stage 
- Requires high-performance operational amplifiers for current-to-voltage conversion
- Recommended op-amps: AD711, OP275, or similar low-noise, high-slew-rate devices
- Output stage must handle the DAC's full output current (typically ±2mA)

### PCB Layout Recommendations

 Critical Layout Practices: 
-  Component Placement : Position the AD1862 away from heat sources and digital noise generators
-  Trace Routing : Keep analog output traces short and away from digital signals
-  Power Planes : Use dedicated power planes for analog and digital supplies
-  Shielding : Consider ground shields between digital and analog sections

 Thermal Management: 
- Provide adequate copper area for heat dissipation
- Ensure proper ventilation in enclosed systems
- Monitor operating temperature in high-ambient environments

## 3. Technical Specifications

### Key Parameter Explanations

 Resolution : 18 bits