并行D/A轉換器AD7237A及其接口設計

1. 引言
　　AD7237A是美國AD公司推出的一種LC2MOS型雙路12位數模轉換器。它具有高速、低功耗、寬工作電壓等特點，在工業上得到了廣泛應用。本文簡要地介紹了AD7237A的基本結構和引腳功能。然后，詳細地闡述了它在計算機接口擴展卡設計中的應用方法。
2. AD7237A的基本結構及引腳功能
　　AD7237A是一種完全的雙路12位電壓輸出數模轉換器，帶有輸出放大器和內置參考電壓源。并具有下列主要特點：
　　●高速：典型數據建立時間為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)位數據鎖存結構。
　　AD7237A是工業型AD7237的改進型，與AD7237的主要區別在于：AD7237A的工作電壓范圍廣(12V～15V)，轉換速度快，抗V_DD電壓干擾性能好(V_DD的波動范圍為±10％)。
　　圖1為AD7237A的基本結構框圖。AD7237A主要包括四個部分：參考電壓源，控制邏輯電路，A路數模轉換器和B路數模轉換器。片內集成有參考電壓源供用戶使用，當工作電源電壓達到12V時，即使工作電源電壓波動±10％，在第2腳REF OUT仍輸出標準5V電源，。控制邏輯電路有5個控制信號：CS、WR、A1、A0、LDAC，用來控制AD7237A完成各種功能，A路數模轉換器由參考電壓輸入電路、兩級數據鎖存器、電阻網絡和輸出放大器組成，B路數模轉換器和A路完全一樣。
　　AD7237A的引腳功能如表1所列。

3. AD7237A在計算機擴展卡設計中的應用
　　由于AD7237A轉換速度快(30ns)、功耗低、精度高、雙路等特點，使其在工業設計中得到廣泛的應用。根據AD7237A的這些特點和其它的具體要求，本文作者試著把它應用到計算機擴展卡電路中，取得了很好的效果。圖2是接口擴展卡數模轉換部分的電路圖，該卡是插ISA槽(也稱AT槽)的。
　　在圖2中，AD7237A的片選信號CS和數據存信號LDAC來自GAL16V8的輸出引腳F0和F1。由于計算機主板上只有地址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，如數據線DB0～DB7，寫信號WR，電源VDD、VSS，地線DGND和AGND均來自計算機主板。因為要求A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分別送到兩個運算放大器，使電壓放大兩倍達到－10V～＋10V。圖中的跟隨器是為提高輸出阻抗而設計的。
　　電路的正常工作依賴于正確的工作時序。圖3是GAL16V8的工作時序圖，當A2～A9有效時，G0和G1延遲t_d(3nst_d25ns)輸出。如圖4所示，主機時鐘信號的周期為T(T=t₁=210ns)，占空比是30％，高電平為70ns(t₃=70ns)。由于GAL16V8的延時，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：

　　●寫脈沖的寬度T_WR≥100ns；
　　●從數據有效到WR信號建立的時間T_DSET>80ns；
　　●從數據有效到WR信號保持的時間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，以上所有的時序要求均能滿足。
　　可將該計算機接口擴展卡用于兩臺交流電動機的協調控制系統中，其控制系統由一臺PC機(PC－486或PC－586)、兩套交流伺服系統、兩臺交流電動機及兩個電編碼器等組成，如圖5所示，計算機通過接口插卡檢測光電編碼器的信號，然后，再通過接口插卡去控制交流伺服系統驅動伺服電動機，PC機可實現各種控制算法，使兩臺交流電動機協調運行。AD7237A在該系統中的作用是接收計算機的兩路數字量，把它們轉換成模擬量，并分別送到兩套交流伺服系統的模擬量接口中。