|
摘 要:本文简要介绍了AD7847的基本结构和引脚功能，并着重阐述了它在计算机扩展卡（PCI接口卡）设计中的具体应用方法，以此论述此类中低速DA芯片在高速接口卡中典型的设计方法。
关键词:数模转换器； PCI9052； PCI接口；AD7847
引 言
AD7847是美国ADI公司推出的一种采用精密双极性低功耗CMOS逻辑电路工艺及LC2MOS技术制造的双路12位乘法型数模转换器。它具有并行、电压输出、宽工作电压等特点，在工业上得到了广泛应用。随着高速的接口总线的应用，如何将类似AD7847中低速DA芯片应用于高速总线接口卡成为设计中普遍存在的问题。本文简要地介绍了AD7847的基本结构和引脚功能，并结合PCI接口卡设计阐述了此类芯片在高速计算机接口扩展卡设计中典型的设计方法。
AD7847的基本结构及引脚功能
AD7847是一种双路12位乘法型电压输出数模转换器，片内的输出放大器能够为2k 的负载提供正负10V的输出电压，放大器反馈电阻与AD7847的电压输出端内部连接。具有下列特点：
●双通道、12位精度电压输出乘法模数转换控制器
●紧凑的封装形式：24脚0.3英寸DIP封装，24端SOIC封装
●并行12位数据接口
图1：AD7847内部框图
AD7847广泛应用于自动测试设备、函数发生器、波形产生器、可编程功率输出。AD7847的结构如图 1，主要包括三个部分：控制逻辑电路，A路数模转换器和B路数模转换器。控制逻辑电路有3个控制信号：CSA、CSB与WR配合选择转换通道，同时完成转换数据的锁存。每路数模转换电路都包含数据锁存器，将每次12位转换数据保存至下一个转换周期。转换电路还包括输出运放，可直接电压输出。AD7847的引脚功能如表1所示。
表1：AD7848引脚功能
AD7847 在计算机扩展卡设计中的应用
AD7847是典型的中低速DA芯片，笔者也曾使用过如AD7237、AD7547芯片做过不同应用的接口卡，此类芯片具有接口设计简单，精度高的优点。在电路设计中注意采取数字地、模拟地分路布线，大面积覆铜，以0.1
F瓷片电容及10 F钽电容组成电源滤波组等抗干扰措施基本能满足精度设计的要求。计算机扩展卡DA部分设计中最主要的是控制部分，即时序逻辑的设计，特别是在计算机接口卡在从ISA接口转为PCI接口，时序逻辑更为关键。现以PCI9052为接口芯片的PCI控制卡的设计为例说明AD7847在高速接口总线中的设计方法。
DA部分电路如图2：电路实现正负5V电压输出。AD7847内部不含参考电压，由芯片REF02提供5V的参考电压，高速运放TLE2144及电阻设置电路使输出为需要的量程。DA的控制逻辑由接口芯片PCI9052与可编程逻辑器件(CPLD)构成，其中
信号来自PCI9052， 由CPLD地址译码输出。PCI接口如框图3，计算机PCI总线频率为33MHz,而AD7847的读写时序如图4，其中t3
、t4分别为写控制信号，写数据有效的时间均为80ns，即操作的最大时钟频率为12MHZ，因此须在接口电路中处理使工作频率相匹配。PCI接口芯片PCI9052可采用两种时钟输入：PCI时钟经过缓冲输入和外接晶振。以下将分别讨论其设计方法。
图2：DA转换电路图
图3：总线接口电路
图4：AD7847操作时序
PCI总线时钟经过缓冲作为板卡控制时钟输入
这是电路设计中常采用的方法，设计不需要外接元件，可以减少调试点，也可减少可能的故障点，但必须在PCI9052的配置寄存器中设定其写脉冲宽度。PCI可外接1M的配置寄存器。对本地总线的每个地址区间读写操作有一4字节32位的地址空间操作描述寄存器(Space0
的控制寄存器为28h)，与 DA 操作相关的是写周期控制相关的配置位：
NWAD(Number of Write Address -to -Data wait states，第15-19位，最大为32个周期)、WSD(Write
Strobe Delay，第28、29位，最大为3个周期)及Write Cycle Hold(第30、31位，最大为3个周期)。其中NWAD
WSD的周期数为地址有效至写信号有效的脉冲时钟周期数，当其值大于等于3时，写周期大于100ns，满足DA芯片控制时序的要求。当NWAD与WSD相同时，读写周期为一个PCI时钟周期，不能正常装入转换数据。还需要注意的是不同的计算机芯片组时钟频率也不尽相同，只有通过反复的调试，留有一定的余量才能确保DA部分能在所有控制系统中正常的工作。
外接晶振作为时钟
外接时钟可以简化内部寄存器处理，简化接口的开发过程，可以使用默认的寄存器设置值。另一种设计方法是在PCI9052的时钟输入端接入10M的晶振(PCI9052可以支持0~40M的时钟输入)。则读写的时钟周期均大于100ns，无需更改寄存器设置即可实现板卡接口功能，大大简化了调试过程与步骤。
结论
DA芯片是计算机控制卡常用芯片，本文以AD7847为代表介绍了此芯片的基本结构和引脚功能，并着重阐述了此类芯片在计算机扩展卡(PCI接口卡)具体设计方法。以上方式设计的板卡已经应用于激光打标控制系统，提供多X,Y轴步进电机的控制电压，取得很好的效果。
|
