并行D/A轉(zhuǎn)換器AD7237A及其接口設(shè)計(jì)

1. 引言
　　AD7237A是美國(guó)AD公司推出的一種LC2MOS型雙路12位數(shù)模轉(zhuǎn)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(yīng)用。本文簡(jiǎn)要地介紹了AD7237A的基本結(jié)構(gòu)和引腳功能。然后，詳細(xì)地闡述了它在計(jì)算機(jī)接口擴(kuò)展卡設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法。
2. AD7237A的基本結(jié)構(gòu)及引腳功能
　　AD7237A是一種完全的雙路12位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器，帶有輸出放大器和內(nèi)置參考電壓源。并具有下列主要特點(diǎn)：
　　●高速：典型數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)鎖存結(jié)構(gòu)。
　　AD7237A是工業(yè)型AD7237的改進(jìn)型，與AD7237的主要區(qū)別在于：AD7237A的工作電壓范圍廣(12V～15V)，轉(zhuǎn)換速度快，抗V_DD電壓干擾性能好(V_DD的波動(dòng)范圍為±10％)。
　　圖1為AD7237A的基本結(jié)構(gòu)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(shù)模轉(zhuǎn)換器和B路數(shù)模轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)集成有參考電壓源供用戶(hù)使用，當(dāng)工作電源電壓達(dá)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(biāo)準(zhǔn)5V電源，。控制邏輯電路有5個(gè)控制信號(hào)：CS、WR、A1、A0、LDAC，用來(lái)控制AD7237A完成各種功能，A路數(shù)模轉(zhuǎn)換器由參考電壓輸入電路、兩級(jí)數(shù)據(jù)鎖存器、電阻網(wǎng)絡(luò)和輸出放大器組成，B路數(shù)模轉(zhuǎn)換器和A路完全一樣。
　　AD7237A的引腳功能如表1所列。

3. AD7237A在計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
　　由于AD7237A轉(zhuǎn)換速度快(30ns)、功耗低、精度高、雙路等特點(diǎn)，使其在工業(yè)設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)AD7237A的這些特點(diǎn)和其它的具體要求，本文作者試著把它應(yīng)用到計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡電路中，取得了很好的效果。圖2是接口擴(kuò)展卡數(shù)模轉(zhuǎn)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(hào)CS和數(shù)據(jù)存信號(hào)LDAC來(lái)自GAL16V8的輸出引腳F0和F1。由于計(jì)算機(jī)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(hào)，如數(shù)據(jù)線DB0～DB7，寫(xiě)信號(hào)WR，電源VDD、VSS，地線DGND和AGND均來(lái)自計(jì)算機(jī)主板。因?yàn)橐驛路和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(yùn)算放大器，使電壓放大兩倍達(dá)到－10V～＋10V。圖中的跟隨器是為提高輸出阻抗而設(shè)計(jì)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(dāng)A2～A9有效時(shí)，G0和G1延遲t_d(3nst_d25ns)輸出。如圖4所示，主機(jī)時(shí)鐘信號(hào)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=t_d。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T_WR≥100ns；
　　●從數(shù)據(jù)有效到WR信號(hào)建立的時(shí)間T_DSET>80ns；
　　●從數(shù)據(jù)有效到WR信號(hào)保持的時(shí)間T_DHOLD>10ns；
　　●鎖存LDAC脈沖的寬度T_LOAD>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(jì)算機(jī)接口擴(kuò)展卡用于兩臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，其控制系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)(PC－486或PC－586)、兩套交流伺服系統(tǒng)、兩臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)及兩個(gè)電編碼器等組成，如圖5所示，計(jì)算機(jī)通過(guò)接口插卡檢測(cè)光電編碼器的信號(hào)，然后，再通過(guò)接口插卡去控制交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，PC機(jī)可實(shí)現(xiàn)各種控制算法，使兩臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行。AD7237A在該系統(tǒng)中的作用是接收計(jì)算機(jī)的兩路數(shù)字量，把它們轉(zhuǎn)換成模擬量，并分別送到兩套交流伺服系統(tǒng)的模擬量接口中。