高速D/A轉換芯片MX7541原理及應用

發(fā)布時(shí)間:2010-10-25 11:42    發(fā)布者:analog_tech
關(guān)鍵詞: MX7541 , 轉換芯片
1 概述  

MX7541是美國MAXIM公司生產(chǎn)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(xiàn)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(kāi)關(guān),因而可充分保證MX7541具有12位的精度。還有一個(gè)重要特點(diǎn)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(diǎn)如下:  

●轉換時(shí)間:0.6μs;  
●具有12位線(xiàn)性輸出(1/2LSB);  
●準確度:1LSB;  
●功耗低,5V情況下通常為450mW;  
●可進(jìn)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(shí)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。

3 MX7541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(guān)系分別列于表1和表2。

表1 單極性輸入輸出關(guān)系  

數字輸入量

模擬量輸出  

最高位

最低位

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 雙極性方式中輸入輸出關(guān)系  

數字輸入量
模擬量輸出

最高位

最低位

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(jìn)行連接時(shí),其電路非常簡(jiǎn)單,只需把單片機的數據線(xiàn)直接與MX7541的輸入線(xiàn)相連即可。程序也很簡(jiǎn)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(lái)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(lái)控制MX7541的方法,該方法進(jìn)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(xiàn)來(lái)進(jìn)行通訊,同時(shí)用它們來(lái)決定數據線(xiàn)中數據的種類(lèi),表3給出了控制線(xiàn)中的數據意義。但應注意:該方案的輸入時(shí)鐘周期應小于單片機的指令周期。下面給出的是利用VERILOG語(yǔ)言所編寫(xiě)的程序:  
module mx7541(clk,a,b,in,out);  
output out;  
input a,b,clk;  
input[7..0]in;  
reg[7..0]out;  
reg[7..0] di;  
reg[7..0]gao;  
always @(negedge clk)  
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(xiàn)中的數據意義  

控制線(xiàn)A
控制線(xiàn)B
控制意義

0
0
不工作

0
1
低8位數據

1
0
高8位數據

1
1
輸出到DA轉換器

6 結束語(yǔ)  

筆者將MX7541芯片用于高頻波形發(fā)生器結果證明:該芯片性能穩定D/A轉換線(xiàn)性良好使用簡(jiǎn)單。另外,這種方法也同樣適用于其它同類(lèi)產(chǎn)品(如MX7542,MX7543,MX7545等芯片)。
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