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高速D/A轉換芯片MX7541原理及應用
摘要：美國美信公司生產的MX7541系列器件是一種12位并行高速D/A轉換器，此芯片可方便地應用于精密儀器的輸出控制系統中。文中介紹了該芯片的基本參數和主要特性，給出了MAX7541與單片機和CPLD連接的具體應用電路。關鍵詞：D/AMAX7541數模轉換器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據的獲得和控制。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；
ＢＩＴ１～ＢＩＴ１２?數字量輸出，ＢＩＴ１為最高位?
ＶＤＤ?電源輸入?范圍為＋１７Ｖ～＋５Ｖ?
ＧＮＤ?數字地。
圖２所示是ＭＸ７５４１高速Ｄ／Ａ轉換芯片的內部結構功能圖。
３ＭＸ７５４１的輸入與輸出
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
數字輸入量
模擬量輸出
最高位最低位111111111111-VREF(4095/4096)100000000000-VREF（2048/4096）=-1/2-VREF000000000001-VREF（1/4096）0000000000000V
表2雙極性方式中輸入輸出關系
數字輸入量模擬量輸出最高位最低位111111111111+VREF（2047/2048）100000000001+VREF（1/2048）1000000000000V011111111111-VREF（1/2048）000000000000-VREF（2048/2048）=-VREF
４ＭＸ７５４１與單片機的連接
由于ＭＸ７５４１是１２位數字輸入,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，只需把單片機的數據線直接與ＭＸ７５４１的輸入線相連即可。程序也很簡單,只要不停地向其送數據即可。
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據線中數據的種類，表３給出了控制線中的數據意義。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：
ｍｏｄｕｌｅｍｘ７５４１（ｃｌｋ，ａ，ｂ，ｉｎ，ｏｕｔ）；?
ｏｕｔｐｕｔｏｕｔ；
ｉｎｐｕｔａ，ｂ，ｃｌｋ；
ｉｎｐｕｔ[７．．０]ｉｎ;
ｒｅｇ[７．．０]ｏｕｔ;
ｒｅｇ[７．．０]ｄｉ;
ｒｅｇ[７．．０]ｇａｏ;
ａｌｗａｙｓ＠(ｎｅｇｅｄｇｅｃｌｋ)
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控制線中的數據意義
控制線A控制線B控制意義00不工作01低8位數據10高8位數據11輸出到DA轉換器
６結束語
筆者將ＭＸ７５４１芯片用于高頻波形發生器?結果證明：該芯片性能穩定?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）。
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