高速D/A转换芯片MX7541原理及应用

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:27:40

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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/A MAX7541 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。
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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	模拟量输出
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 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	模拟量输出
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。
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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