高速DA转换芯片MX7541原理及应用.doc
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高速D/A转换芯片MX7541原理及应用
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发布时间:
2009-04-2219:
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摘要:
美国美信公司生产的MX7541系列器件是一种12位并行高速D/A转换器,此芯片可方便地应用于精密仪器的输出控制系统中。
文中介绍了该芯片的基本参数和主要特性,给出了MAX7541与单片机和CPLD连接的具体应用电路。
关键词:
D/AMAX7541数模转换器CPLD单片机
1 概述
MX7541是美国MAXIM公司生产的高速高精度12位数字/模拟转换器芯片,由于MX7541转换器件的功耗特别低,而且其线性失真可低达0.012%,因此,该D/A转换器芯片特别适合于精密模拟数据的获得和控制。
此外,由于MX7541器件内部带有激光制作的精密晶片电阻和温度补偿电路以及NMOS开关,因而可充分保证MX7541具有12位的精度。
还有一个重要特点是:
MX7541的所有输入均与CMOS和TTL电平兼容。
MX7541在电气和管脚上都与AD公司的AD7541芯片兼容,它们都采用标准的18脚封装。
其主要电气特点如下:
●转换时间:
0.6μs;
●具有12位线性输出(1/2LSB);
●准确度:
1LSB;
●功耗低,5V情况下通常为450mW;
●可进行四象限乘法转换;
●与TTL、CMOS电平兼容。
2 引脚功能和内部结构
图1所示是MX7541的引脚排列图,各引脚功能如下?
VREF?
DAC转换器的电压参考输入端,其电压值在±25V之间;
RFB?
反馈电阻接入端,在双极模式时与外置运算放大器输出相连;
OUT1?
OUT2?
电流输出,I1+I2为常数;
BIT1~BIT12?
数字量输出,BIT1为最高位?
VDD?
电源输入?
范围为+17V~+5V?
GND?
数字地。
图2所示是MX7541高速D/A转换芯片的内部结构功能图。
3 MX7541的输入与输出
MX7541有两种输出方式,即单极性输出和双极性输出,两种方式的电路连接图分别如图3和图4所示。
两种输出方式的输入输出对应关系分别列于表1和表2。
表单极性输入输出关系
数字输入量
模拟量输出
最高位
最低位
1111
1111
1111
-VREF(4095/4096)
1000
0000
0000
-VREF(2048/4096)=-1/2-VREF
0000
0000
0001
-VREF(1/4096)
0000
0000
0000
0V
表2双极性方式中输入输出关系
数字输入量
模拟量输出
最高位
最低位
1111
1111
1111
+VREF(2047/2048)
1000
0000
0001
+VREF(1/2048)
1000
0000
0000
0V
0111
1111
1111
-VREF(1/2048)
0000
0000
0000
-VREF(2048/2048)=-VREF
4 MX7541与单片机的连接
由于MX7541是12位数字输入,因此它必须与16位以上的单片机相连。
当其与MCS-96单片机进行连接时,其电路非常简单,只需把单片机的数据线直接与MX7541的输入线相连即可。
程序也很简单,只要不停地向其送数据即可。
5 与CPLD的连接
由于目前8位单片机应用比较多,再加上MX7541是高速D/A转换器,因此,用单片机来控制MX7541显得不是很方便。
为此,本文介绍一种运用可编程逻辑器件,这里以ALTERA公司的MAX7000系列中的MAX7128S为例,来控制MX7541的方法,该方法进而可推广到其它高速D/A转换芯片。
图5仿真输出波形
这种控制方法的基本思想是利用CPLD连接8位单片机与12位D/A转换器,其中单片机与CPLD之间采用两根控制线来进行通讯,同时用它们来决定数据线中数据的种类,表3给出了控制线中的数据意义。
但应注意:
该方案的输入时钟周期应小于单片机的指令周期。
下面给出的是利用VERILOG语言所编写的程序:
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
其仿真输出波形如图5所示。
表3控制线中的数据意义
控制线A
控制线B
控制意义
0
0
不工作
0
1
低8位数据
1
0
高8位数据
1
1
输出到DA转换器
6结束语
笔者将MX7541芯片用于高频波形发生器?
结果证明:
该芯片性能稳定?
D/A转换线性良好?
使用简单。
另外,这种方法也同样适用于其它同类产品(如MX7542,MX7543,MX7545等芯片)。