原创 (多图) 高速D/A转换芯片MX7541原理及应用

　　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1 单极性输入输出关系

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表2 双极性方式中输入输出关系

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　　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：

　　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

　　其仿真输出波形如图５所示。

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表3 控制线中的数据意义

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　　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）。