雙路12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD7237A的結(jié)構(gòu)、功能特點和應(yīng)用分析

1. 引言

AD7237A是美國AD公司推出的一種LC2MOS型雙路12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它具有高速、低功耗、寬工作電壓等特點，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。本文簡要地介紹了AD7237A的基本結(jié)構(gòu)和引腳功能。然后，詳細地闡述了它在計算機接口擴展卡設(shè)計中的應(yīng)用方法。

2. AD7237A的基本結(jié)構(gòu)及引腳功能

AD7237A是一種完全的雙路12位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器，帶有輸出放大器和內(nèi)置參考電壓源。并具有下列主要特點：

●高速：典型數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)鎖存結(jié)構(gòu)。

AD7237A是工業(yè)型AD7237的改進型，與AD7237的主要區(qū)別在于：AD7237A的工作電壓范圍廣（12V～15V），轉(zhuǎn)換速度快，抗VDD電壓干擾性能好（VDD的波動范圍為±10％）。

圖1為AD7237A的基本結(jié)構(gòu)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(shù)模轉(zhuǎn)換器和B路數(shù)模轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)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，?？刂七壿嬰娐酚?個控制信號：CS、WR、A1、A0、LDAC，用來控制AD7237A完成各種功能，A路數(shù)模轉(zhuǎn)換器由參考電壓輸入電路、兩級數(shù)據(jù)鎖存器、電阻網(wǎng)絡(luò)和輸出放大器組成，B路數(shù)模轉(zhuǎn)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(shè)計中的應(yīng)用

由于AD7237A轉(zhuǎn)換速度快（30ns）、功耗低、精度高、雙路等特點，使其在工業(yè)設(shè)計中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)AD7237A的這些特點和其它的具體要求，本文作者試著把它應(yīng)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(shù)模轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shè)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td（3ns《td《25ns）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=td。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TWR≥100ns；

●從數(shù)據(jù)有效到WR信號建立的時間TDSET》80ns；

●從數(shù)據(jù)有效到WR信號保持的時間TDHOLD》10ns；

●鎖存LDAC脈沖的寬度TLOAD》100ns。

而在圖4中，16ns《t2《128ns，t4》10ns，10ns《t5《35ns，10ns《t6《35ns，t7》360ns，3ns《t8《25ns，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(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，其控制系統(tǒng)由一臺PC機（PC－486或PC－586）、兩套交流伺服系統(tǒng)、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(tǒng)驅(qū)動伺服電動機，PC機可實現(xiàn)各種控制算法，使兩臺交流電動機協(xié)調(diào)運行。AD7237A在該系統(tǒng)中的作用是接收計算機的兩路數(shù)字量，把它們轉(zhuǎn)換成模擬量，并分別送到兩套交流伺服系統(tǒng)的模擬量接口中。

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