并行D/A轉換器AD7237A及其接口設計
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1. 引言
AD7237A是美國AD公司推出的一種LC2MOS型雙路12位數模轉換器。它具有高速、低功耗、寬工作電壓等特點(diǎn)，在工業(yè)上得到了廣泛應用。本文簡(jiǎn)要地介紹了AD7237A的基本結構和引腳功能。然后，詳細地闡述了它在計算機接口擴展卡設計中的應用方法。
2. AD7237A的基本結構及引腳功能
AD7237A是一種完全的雙路12位電壓輸出數模轉換器，帶有輸出放大器和內置參考電壓源。并具有下列主要特點(diǎn)：
●高速：典型數據建立時(shí)間為30ns；
●低功耗：在單極輸出的情況下，典型功耗為165mW；
●工作電壓為：12～15V；
●（8＋4)位數據鎖存結構。
AD7237A是工業(yè)型AD7237的改進(jìn)型，與AD7237的主要區別在于：AD7237A的工作電壓范圍廣(12V～15V)，轉換速度快，抗VDD電壓干擾性能好(VDD的波動(dòng)范圍為±10％)。
圖1為AD7237A的基本結構框圖。AD7237A主要包括四個(gè)部分：參考電壓源，控制邏輯電路，A路數模轉換器和B路數模轉換器。片內集成有參考電壓源供用戶(hù)使用，當工作電源電壓達到12V時(shí)，即使工作電源電壓波動(dòng)±10％，在第2腳REF OUT仍輸出標準5V電源，?？刂七壿嬰娐酚?個(gè)控制信號：CS、WR、A1、A0、LDAC，用來(lái)控制AD7237A完成各種功能，A路數模轉換器由參考電壓輸入電路、兩級數據鎖存器、電阻網(wǎng)絡(luò )和輸出放大器組成，B路數模轉換器和A路完全一樣。
AD7237A的引腳功能如表1所列。
3. AD7237A在計算機擴展卡設計中的應用
由于A(yíng)D7237A轉換速度快(30ns)、功耗低、精度高、雙路等特點(diǎn)，使其在工業(yè)設計中得到廣泛的應用。根據AD7237A的這些特點(diǎn)和其它的具體要求，本文作者試著(zhù)把它應用到計算機擴展卡電路中，取得了很好的效果。圖2是接口擴展卡數模轉換部分的電路圖，該卡是插ISA槽(也稱(chēng)AT槽)的。
在圖2中，AD7237A的片選信號CS和數據存信號LDAC來(lái)自GAL16V8的輸出引腳F0和F1。由于計算機主板上只有地址0X0000－0X03FF供I/O口使用，所以只須將A2～A9輸入到GAL16V8，A0和A1直接輸入到AD7237A中。AD7237A的其它輸入信號，如數據線(xiàn)DB0～DB7，寫(xiě)信號WR，電源VDD、VSS，地線(xiàn)DGND和AGND均來(lái)自計算機主板。因為要求A路和B路均為雙極性輸出，引腳REF INA、ROFSA、REF INB、ROFSB都與引腳REF OUT相連。然后，VOUTA和VOUTB分別送到兩個(gè)運算放大器，使電壓放大兩倍達到－10V～＋10V。圖中的跟隨器是為提高輸出阻抗而設計的。
電路的正常工作依賴(lài)于正確的工作時(shí)序。圖3是GAL16V8的工作時(shí)序圖，當A2～A9有效時(shí)，G0和G1延遲td(3nstd25ns)輸出。如圖4所示，主機時(shí)鐘信號的周期為T(mén)(T=t1=210ns)，占空比是30％，高電平為70ns(t3=70ns)。由于GAL16V8的延時(shí)，所以t8=td。要使AD7237A正常工作，除了一般要求外，另外還必須保證以下幾點(diǎn)：
●寫(xiě)脈沖的寬度TWR≥100ns；
●從數據有效到WR信號建立的時(shí)間TDSET>80ns；
●從數據有效到WR信號保持的時(shí)間TDHOLD>10ns；
●鎖存LDAC脈沖的寬度TLOAD>100ns。
而在圖4中，16nst2128ns,t4>10ns,10nst535ns,10nst635ns,t7>360ns,3nst825ns，因此，以上所有的時(shí)序要求均能滿(mǎn)足。
可將該計算機接口擴展卡用于兩臺交流電動(dòng)機的協(xié)調控制系統中，其控制系統由一臺PC機(PC－486或PC－586)、兩套交流伺服系統、兩臺交流電動(dòng)機及兩個(gè)電編碼器等組成，如圖5所示，計算機通過(guò)接口插卡檢測光電編碼器的信號，然后，再通過(guò)接口插卡去控制交流伺服系統驅動(dòng)伺服電動(dòng)機，PC機可實(shí)現各種控制算法，使兩臺交流電動(dòng)機協(xié)調運行。AD7237A在該系統中的作用是接收計算機的兩路數字量，把它們轉換成模擬量，并分別送到兩套交流伺服系統的模擬量接口中。
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