高速D/A轉(zhuǎn)換芯片MX7541原理及應(yīng)用
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關(guān)鍵詞：D/A MAX7541 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 CPLD 單片機(jī)
１ 概述
ＭＸ７５４１是美國(guó)ＭＡＸＩＭ公司生產(chǎn)的高速高精度１２位數(shù)字／模擬轉(zhuǎn)換器芯片，由于ＭＸ７５４１轉(zhuǎn)換器件的功耗特別低，而且其線性失真可低達(dá)０．０１２％，因此，該Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)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(nèi)部帶有激光制作的精密晶片電阻和溫度補(bǔ)償電路以及ＮＭＯＳ開(kāi)關(guān)，因而可充分保證ＭＸ７５４１具有１２位的精度。還有一個(gè)重要特點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)的１８腳封裝。其主要電氣特點(diǎn)如下：
●轉(zhuǎn)換時(shí)間：０．６μｓ；
●具有１２位線性輸出（１／２ＬＳＢ）；
●準(zhǔn)確度：１ＬＳＢ；
●功耗低，５Ｖ情況下通常為４５０ｍＷ；
●可進(jìn)行四象限乘法轉(zhuǎn)換；
●與ＴＴＬ、ＣＭＯＳ電平兼容。
２ 引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)
圖１所示是ＭＸ７５４１的引腳排列圖，各引腳功能如下?
ＶＲＥＦ?ＤＡＣ轉(zhuǎn)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(shí)與外置運(yùn)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(zhuǎn)換芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(duì)應(yīng)關(guān)系分別列于表１和表２。
表 單極性輸入輸出關(guān)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(guān)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?。停兀罚担矗迸c單片機(jī)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(jī)相連。當(dāng)其與ＭＣＳ－９６單片機(jī)進(jìn)行連接時(shí)，其電路非常簡(jiǎn)單，只需把單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接與ＭＸ７５４１的輸入線相連即可。程序也很簡(jiǎn)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(jī)應(yīng)用比較多,再加上ＭＸ７５４１是高速Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器,因此，用單片機(jī)來(lái)控制ＭＸ７５４１顯得不是很方便。為此，本文介紹一種運(yùn)用可編程邏輯器件,這里以ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＡＸ７０００系列中的ＭＡＸ７１２８Ｓ為例，來(lái)控制ＭＸ７５４１的方法，該方法進(jìn)而可推廣到其它高速Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)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(jī)與１２位Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器，其中單片機(jī)與ＣＰＬＤ之間采用兩根控制線來(lái)進(jìn)行通訊，同時(shí)用它們來(lái)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(yīng)注意：該方案的輸入時(shí)鐘周期應(yīng)小于單片機(jī)的指令周期。下面給出的是利用ＶＥＲＩＬＯＧ語(yǔ)言所編寫(xiě)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(zhuǎn)換器 |
６ 結(jié)束語(yǔ)
筆者將ＭＸ７５４１芯片用于高頻波形發(fā)生器?結(jié)果證明：該芯片性能穩(wěn)定?Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換線性良好?使用簡(jiǎn)單。另外，這種方法也同樣適用于其它同類產(chǎn)品（如ＭＸ７５４２,ＭＸ７５４３,ＭＸ７５４５等芯片）。
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