關鍵詞:D/A MAX7541 數(shù)模轉換器 CPLD 單片機
1 概述
MX7541是美國MAXIM公司生產的高速高精度12位數(shù)字/模擬轉換器芯片,由于MX7541轉換器件的功耗特別低,而且其線性失真可低達0.012%,因此,該D/A轉換器芯片特別適合于精密模擬數(shù)據(jù)的獲得和控制。此外,由于MX7541器件內部帶有激光制作的精密晶片電阻和溫度補償電路以及NMOS開關,因而可充分保證MX7541具有12位的精度。還有一個重要特點是:MX7541的所有輸入均與CMOS和TTL電平兼容。
MX7541在電氣和管腳上都與AD公司的AD7541芯片兼容,它們都采用標準的18腳封裝。其主要電氣特點如下:
●轉換時間:0.6μs;
●具有12位線性輸出(1/2LSB);
●準確度:1LSB;
●功耗低,5V情況下通常為450mW;
●可進行四象限乘法轉換;
●與TTL、CMOS電平兼容。
2 引腳功能和內部結構
圖1所示是MX7541的引腳排列圖,各引腳功能如下?
VREF?DAC轉換器的電壓參考輸入端,其電壓值在±25V之間;
RFB?反饋電阻接入端,在雙極模式時與外置運算放大器輸出相連;
OUT1?OUT2?電流輸出,I1+I2為常數(shù);
BIT1~BIT12?數(shù)字量輸出,BIT1為最高位?
VDD?電源輸入?范圍為+17V~+5V?
GND?數(shù)字地。
圖2所示是MX7541 高速D/A轉換芯片的內部結構功能圖。
3?。停兀罚担矗钡妮斎肱c輸出
MX7541有兩種輸出方式,即單極性輸出和雙極性輸出,兩種方式的電路連接圖分別如圖3和圖4所示。兩種輸出方式的輸入輸出對應關系分別列于表1和表2。
表 單極性輸入輸出關系
數(shù)字輸入量 |
模擬量輸出 | ||
最高位 | 最低位 | ||
1 1 1 1 | 1 1 1 1 | 1 1 1 1 | -VREF(4095/4096) |
1 0 0 0 | 0 0 0 0 | 0 0 0 0 | -VREF(2048/4096)=-1/2-VREF |
0 0 0 0 | 0 0 0 0 | 0 0 0 1 | -VREF(1/4096) |
0 0 0 0 | 0 0 0 0 | 0 0 0 0 | 0V |
表2 雙極性方式中輸入輸出關系
數(shù)字輸入量 | 模擬量輸出 | ||
最高位 | 最低位 | ||
1 1 1 1 | 1 1 1 1 | 1 1 1 1 | +VREF(2047/2048) |
1 0 0 0 | 0 0 0 0 | 0 0 0 1 | +VREF(1/2048) |
1 0 0 0 | 0 0 0 0 | 0 0 0 0 | 0V |
0 1 1 1 | 1 1 1 1 | 1 1 1 1 | -VREF(1/2048) |
0 0 0 0 | 0 0 0 0 | 0 0 0 0 | -VREF(2048/2048)=-VREF |
4 MX7541與單片機的連接
由于MX7541是12位數(shù)字輸入,因此它必須與16位以上的單片機相連。當其與MCS-96單片機進行連接時,其電路非常簡單,只需把單片機的數(shù)據(jù)線直接與MX7541的輸入線相連即可。程序也很簡單,只要不停地向其送數(shù)據(jù)即可。
5 與CPLD的連接
由于目前8位單片機應用比較多,再加上MX7541是高速D/A轉換器,因此,用單片機來控制MX7541顯得不是很方便。為此,本文介紹一種運用可編程邏輯器件,這里以ALTERA公司的MAX7000系列中的MAX7128S為例,來控制MX7541的方法,該方法進而可推廣到其它高速D/A轉換芯片。
圖5 仿真輸出波形
這種控制方法的基本思想是利用CPLD連接8位單片機與12位D/A轉換器,其中單片機與CPLD之間采用兩根控制線來進行通訊,同時用它們來決定數(shù)據(jù)線中數(shù)據(jù)的種類,表3給出了控制線中的數(shù)據(jù)意義。但應注意:該方案的輸入時鐘周期應小于單片機的指令周期。下面給出的是利用VERILOG語言所編寫的程序:
module mx7541(clk,a,b,in,out);?
output out;
input a,b,clk;
input[7..0]in;
reg[7..0]out;
reg[7..0] di;
reg[7..0]gao;
always @(negedge clk)
begin
if(a==0 & b==1)
di<=in;
else
if(a==1 & b==0)
gao<=in[3:0];
else
if(a==1 & b==1)
out<={gao[3:0],di[7:]};??
end
endmodule
其仿真輸出波形如圖5所示。
表3 控制線中的數(shù)據(jù)意義
控制線A | 控制線B | 控制意義 |
0 | 0 | 不工作 |
0 | 1 | 低8位數(shù)據(jù) |
1 | 0 | 高8位數(shù)據(jù) |
1 | 1 | 輸出到DA轉換器 |
6 結束語
筆者將MX7541芯片用于高頻波形發(fā)生器?結果證明:該芯片性能穩(wěn)定?D/A轉換線性良好?使用簡單。另外,這種方法也同樣適用于其它同類產品(如MX7542,MX7543,MX7545等芯片)。