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并行D/A转换器件AD7547及其接口设计
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Parallel D/A Converter AD7547 and Its Interface
Design
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■华中科技大学 蒋毅 蒋明
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概述
AD7547是美国AD(ANALOG DEVICES)公司推出的一种双12位电流输出的DACS(数据收集与控制系统)，具有以下特点:
宽的工作电压为:12~15V，抗电源电压干扰性能好(VDD的波动范围为:10%)
由于两路DAC存在同一个芯片内部，可以实现精密的配合和跟踪,以前无法实现的离散DACS的应用就成为可能,两路DAC的梯形电阻网络匹配度为0.5%
内含12位数据锁存器。可直接与16位的数据总线相连
紧凑的封装形式(24脚0.3英寸DIP封装)
低增益误差:在所有的温度下至多1个最低有效位的误差
控制逻辑简单，接口电路设计简便
AD7547内含数据存储单元和控制逻辑单元，容易设计其与各种微处理器的接口，它可以和大多数的微处理器配合使用，能够兼容TTL、74HC、5V
CMOS电压。通过独立的参考电压和反馈电阻，还能够提供四象限的乘法器功能。采用L2CMOSE技术，允许同时建立更快速的数字逻辑及精密的线性电路。
AD7547的这些功能使其被广泛适用于自动检测设备、可编程滤波器视频设备、同步应用系统、生产过程控制等系统中。
AD7547的基本结构和其引脚功能
AD7547的内部结构如图1， 其内部主要包括三个部分:控制逻辑电路，A路数模转换电路，B路数模转换电路。其中逻辑控制电路通过简单的三个控制信号，CSA，CSB，及WR来选择相应的模数转换器，同时锁存需要转换的数据。每路模数转换器均由独立的参考电压、12位的数据锁存器及转换电路构成。
AD7547的A路数模转换电路的基本控制原理为：通过CSA与WR控制信号将12位的转换数据一次锁存入A路转换电路的数据寄存器中，A路转换电路开始进行数模转换，将转换后的模拟量输出。B路转换电路的控制原理与A路类似。AD7547的封装为窄的DIP24封装，引脚功能见表1。
AD7547在计算机扩展卡设计中的应用 AD7547具有转换速度快、精度高、低功耗、双路、12位数据总线以及12位寄存器等特点，同时其接口电路简单，使得其在各种工业控制系统中具普遍应用价值。我们针对激光标刻应用领域的要求，采用AD7547设计了基于ISA总线的计算机扩展控制卡，在实际使用中效果良好。图2是控制卡的数摸转换部分的电路图。
由于AD7547芯片内部不含参考电压源，必须由外部电路提供DA转换的参考电压。参考电压精度直接影响DA转换的精度，因此参考电源的设计是DA转换外围电路设计中最关键的地方。在本设计中，由于板卡的电源是PC机电源，电源纹波不大，采用78L05稳压电路输出作为基准电压源，为AD7547提供5V的标准参考电压。满足系统设计精度要求。
为提高系统抗干扰能力，在AD7547的电源输入端加入一组由坦电容和瓷片电容组成的滤波电路单元。电路的数字地及模拟地相分离，分别接于ISA接口的两路GND，使数字地与模拟地分离，防止数字信号和模拟信号的相互干扰。
激光应用系统要求DA输出范围为 5V和0~10V可调，因此在AD7547输出端加调节电阻，调节输出电压的满幅度值，后级外加放大电路，改变输出的极性及输出的满幅度值。
计算机主板上I/O端口的地址只有0X000~0X03FF，通过译码电路，AD7547的两路数模转换电路占用其中的两个未使用的I/O端口，地址译码使能信号分别连接CSA，CSB。由于AD7547内部包含12位的数据总线和12位的数模转换寄存器，可以直接和ISA总线的一个16位数据总线相连，在ISA总线的一个16位读写传输周期中将12位转换数据写入AD7547的锁存中。由于内部转换电路选择由CSA,CSB控制，所以AD7547的WR脚可以直接连接ISA总线的I/OW脚。
AD7547对时序的要求如图3
t1:数据建立时间60ns
t2:数据稳定时间:25ns
t3:芯片选择至写芯片数据寄存器的时间80ns
t4:芯片选择至芯片写保持的时间0ns
t5:芯片写信号脉冲宽度80ns
图4是计算机扩展板卡中的基本时序，包括ISA总线的十六位写时序，时序的配合非常简单，ISA接口总线的时钟频率为8MHZ，一个时钟周期为125ns，
由于地址译码电路的时间延迟均小于30ns，图4中，t1<30ns，t2<30ns， 因此对扩展板卡操作时序完全能够满足AD7547对时序要求。
我们设计的计算机扩展卡还包括8路DI、8路DO，系统应用中通过DI接收外部的光电信号，通过DO控制激光器开断工作，两路DA输出控制激光标刻振镜，从而控制激光束在工件上扫描标刻出图形文字。该板卡在实际的激光标刻系统中性能表现稳定，效果良好。
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