Современные цифро-аналоговые преобразователи фирмы Maxim - Ч

Современные цифро-аналоговые преобразователи фирмы Maxim - Часть II

Раздел: Статьи по АЦП и ЦАП

Целью второй части статьи является ознакомление читателей с наиболее интересными цифро-аналоговыми преобразователями фирмы Maxim с параллельным интерфейсом.

журнал "Схемотехника" N2, 2003

Олег Николайчук

Анализ цифро-аналоговых преобразователей с параллельным байтовым интерфейсом

Как отмечалось в первой части статьи, цифро-аналоговые преобразователи с параллельным интерфейсом подразделяются на две группы: микросхемы с однобайтовым интерфейсом и микросхемы с интерфейсом большей разрядности, или как их еще называют - "полноразрядные". Технические данные на микросхемы обоих групп приведены в табл. 1 и 2 в первой части статьи.

Анализ параметров цифро-аналоговых преобразователей с параллельным однобайтовым интерфейсом, приведенных в табл. 1, позволяет сделать нижеследующие выводы.

Всего фирмой Maxim выпускается 27 цифро-аналоговых преобразователей с параллельным однобайтовым интерфейсом.

Выпускаются микросхемы с разрядностью 8, 10, 12 и 14. При этом число каналов среди микросхем с разрядностью 8 может составлять от 1 до 8, число каналов 12-разрядных микросхем может быть от 1 до 4, а 10- и 14-разрядные микросхемы выпускаются только одноканальными.

Номенклатура питающих напряжений достаточно широка. Выпускаются микросхемы с двуполярным и однополярным питанием. Микросхемы с двуполярным питанием в современной технике имеют ограниченное применение. Как правило, это ранние модели, имеющие префикс "MX", они используются, в основном, в промышленных системах первого поколения. Микросхемы с однополярным питанием, в свою очередь, можно разделить на микросхемы с повышенным напряжением питания (как правило +12:15 В), микросхемы с напряжением питания +5 В и выше и микросхемы с пониженным напряжением питания, способные работать при напряжении питания от +2,5 до 3,3 В или до 5 В (так называемая "белая" группа перспективных микросхем). Микросхемы с повышенным напряжением питания также представляют ограниченный интерес, т. е. их применение в современных изделиях обязывает разработчика использовать несколько питающих напряжений, что противоречит современной тенденции, заключающейся в сокращении номенклатуры и снижении величины питающих напряжений. В основном, в современных и вновь разрабатываемых изделиях широко используются микросхемы цифро-аналоговых преобразователей с напряжением питания +5 В и ниже, причем изделия, работающие при пониженных напряжениях питания, считаются наиболее перспективными.

Рассматриваемая группа микросхем выпускается в корпусах PDIP, SO, QSOP, TSSOP. Большинство современных изделий выполняются на микросхемах в корпусах DIP. Это позволяет устанавливать микросхемы в панельки, что обеспечивает высокую ремонтопригодность и простую верификацию элементов схемы. Значительно реже используются микросхемы в других типах корпусов. Разработка изделий с микросхемами в корпусах SO, QSOP, TSSOP и т. п. требует высокого технологического уровня производства печатных плат и значительного опыта монтажных работ. В связи с вышесказанным ограничимся рассмотрением микросхем, выпускаемых в корпусах DIP.

Таким образом, из 27 моделей микросхем, приведенных в табл. 1 в первой части статьи, только семь соответствуют вышеописанным критериям. Основные параметры этих микросхем приведены в табл. 6. Первые три микросхемы (MX7523, MX7524, MX7528) имеют токовый выход и расширенный диапазон напряжений питания +5:15 В, остальные четыре микросхемы имеют выход по напряжению и работают либо от одного напряжения питания +5 В, либо от двух источников питания с напряжениями +5 В. Все микросхемы могут использовать внешний источник опорного напряжения, а микросхемы MAX503 и MAX530 имеют также и встроенный источник опорного напряжения.

Таблица 6 Тип Раз
ряд
ность,
бит Число
кана
лов Тип
выхода Напря
жение
пита
ния, В Макси
маль
ный
ток
потреб
ления,
мкА Типо
вое
время
уста
новле
ния,
мкс Источ
ник
опор
ного
напря
жения Кор
пус Цена, $ MX7523 8 1 Ток 5:16 100 0,15 Внешн. PDIP16 2,20 MX7524 8 1 Ток 5:15 500 0,25 Внешн. PDIP16 2,20 MX7528 8 2 Ток 5:15 100 0,35 Внешн. PDIP20 2,84 MAX505 8 4 Напр. +5, +5 10 мА 6 Внешн. PDIP24 5,95 MAX506 8 4 Напр. +5, +5 10 мА 6 Внешн. PDIP20 6,10 MAX503 10 1 Напр. +5, +5 400 25 Комб. PDIP24 2,95 MAX530 12 1 Напр. +5, +5 400 25 Комб. PDIP24 5,45

Первый отобранный цифро-аналоговый преобразователь MX7523 является простейшим высокопроизводительным DAC, выполненным по технологии CMOS. Эта микросхема совместима с известной микросхемой AD7523. Микросхема не имеет буферизации входного кода, соответственно она не имеет и сигналов стробирования записи. Любое изменение кода на 8-битной входной шине вызывает практически мгновенное (за 150 нс) установление выходного тока. Микросхема может работать на частотах до 200 кГц. Разводка выводов микросхемы приведена в табл. 7.

Вторая микросхема - MX7524 - по своим характеристикам аналогична MX7523 за исключением того, что она имеет входной буфер для хранения кода. Соответственно, имеются два входа управления: выборки CS/ и записи WR/. Время установления выходного тока для этой микросхемы несколько больше и достигает 400 нс, разводка ее выводов также приведена в табл. 7.

Таблица 7 Вывод Наимен. MX7523 MX7524 01 OUT1 Первый инверсный токовый выход 02 OUT2 Второй неинверсный токовый выход 03 GND Общий вывод питания 04 DB7 Старший седьмой бит данный 05 DB6 Шестой бит данных 06 DB5 Пятый бит данных 07 DB4 Четвертый бит данных 08 DB3 Третий бит данных 09 DB2 Второй бит данных 10 DB1 Первый бит данных 11 DB0 Младший нулевой бит данных 12 CS/ Не используется Выборка кристалла 13 WR/ Не используется Строб записи 14 Vdd Напряжение питания 15 Vref Опорное напряжение 16 Rfb Резистор обратной связи

Третья отобранная микросхема - MX7528 -  является сдвоенным цифро-аналоговым преобразователем с токовым выходом и по структуре близка к MX7524. Время установления выходного тока для нее также равно 400 нс. Разводка выводов микросхемы приведена в табл. 8.

Таблица 8 Вывод Наимен. Назначение 01 AGND Общий аналоговый вывод питания 02 OUT A Токовый выход первого DAC 03 Rfb A Резистор обратной связи первого DAC 04 Vref A Вход опорного напряжения первого DAC 05 DGND Общий цифровой вывод питания 06 DACB/A/ Выбор канала записи: "0" - канал А / "1" - канал B 07 DB7 Старший седьмой бит данный 08 DB6 Шестой бит данных 09 DB5 Пятый бит данных 10 DB4 Четвертый бит данных 11 DB3 Третий бит данных 12 DB2 Второй бит данных 13 DB1 Первый бит данных 14 DB0 Младший нулевой бит данных 15 CS/ Выборка кристалла 16 WR/ Строб записи 17 Vdd Напряжение питания 18 Vref B Вход опорного напряжения второго DAC 19 Rfb B Резистор обратной связи второго DAC 20 OUT B Токовый выход второго DAC

Микросхемы MAX505 и MAX506 представляют, пожалуй, наибольший интерес среди рассматриваемой группы цифро-аналоговых преобразователей в связи с тем, что каждая из них в корпусе имеет четыре независимых канала с выходом по напряжению. Микросхема MAX505 имеет независимые входы опорного напряжения для каждого из каналов и выпускается в корпусе DIP24, а микросхема MAX506 имеет один общий вход опорного напряжения выполнена в корпусе DIP20. Время установления выходного кода не превышает 6 мкс. Функциональные схемы микросхем показаны на рис. 1 и 2 соответственно, а назначение выводов приведено в табл. 9.

Рис. 1.
 

Рис. 2.
 

Таблица 9 Вывод Наимен. Назначение MAX505
DIP24 MAX506
DIP20 1 1 VOUTB Выходное напряжения второго DAC B 2 2 VOUTA Выходное напряжения первого DAC A 3 3 VSS Отрицательный источник питания 4 - VREFB Опорное напряжение второго канала B - 4 VREF Общее опорное напряжение 5 - VREFA Опорное напряжение первого канала A 6 5 AGND Аналоговый общий провод 7 6 DGND Цифровой общий провод 8 - LDAC/ Вход синхронной записи 9 7 D7 Седьмой старший бит данных 10 8 D6 Шестой бит данных 11 9 D5 Пятый бит данных 12 10 D4 Четвертый бит данных 13 11 D3 Третий бит данных 14 12 D2 Второй бит данных 15 13 D1 Первый бит данных 16 14 D0 Нулевой младший бит данных 17 15 WR/ Строб записи 18 16 A1 Первый старший адресный вход 19 17 A0 Нулевой младший адресный вход 20 - VREFD Опорное напряжение четвертого канала D 21 - VREFC Опорное напряжение третьего канала C 22 18 VDD Положительное напряжение питания 23 29 VOUTD Выходное напряжения четвертого DAC D 24 20 VOUTC Выходное напряжения третьего DAC C

Оба цифро-аналоговых преобразователя позволяют работать как от однополярного напряжения питания +5 В, так и от двуполярного напряжения +5 В. При питании микросхем от однополярного источника питания вывод отрицательного источника питания VSS (3) должен быть соединен с выводом аналогового AGND (и цифрового DGND) общего провода. Еще одной особенностью микросхемы MAX505 является двойная буферизация данных и возможность внешней синхронизации моментов смены выходных напряжений на всех аналоговых выходах. Для этого предусмотрен вход LDAC/ (активный низкий). Если на этом входе установлено напряжение лог. 0, то входной код попадает вначале на входной регистр и затем сразу на выходной регистр соответствующего канала. При положительном перепаде напряжения на этом входе (переходе от лог. 0 к лог. 1) выходные регистры запоминают значения кодов первичных регистров. Подавая на этот вход последовательность коротких отрицательных импульсов можно синхронизировать смену информации на всех выходах.

Микросхемы MAX503 (10-разрядный цифро-аналоговый преобразователь) и MAX530 (12-разрядный цифро-аналоговый преобразователь) имеют одинаковые функциональные схемы и разводку выводов и выпускаются в корпусе DIP24. Время установления выходного напряжения не превышает 25 мкс. Входная организация позволяет состыковывать микросхему непосредственно с 4-, 8- и 16- разрядными микроконтроллерами или микропроцессорами. Обе микросхемы имеют встроенный источник опорного напряжения +2,048 В. Допускается работа со встроенным или внешним источником опорного напряжения, а также в режиме однополярного или двуполярного выходного сигнала. Функциональная схема микросхем MAX503 и MAX530 показана на рис. 3, а название и назначение выводов - в табл. 10.

Рис. 3.
 

Таблица 10 Вывод
MAX503,
MAX530 Сигнал Назначение 24 D0/D8 Нулевой бит данных (A0=0; A1=1) или восьмой бит данных (A0=A1=1) 1 D1/D9 Первый бит данных (A0=0; A1=1) или девятый бит данных (A0=A1=1) 2 D2/D10 Второй бит данных (A0=0; A1=1) или десятый бит данных (A0=A1=1) 3 D3/D11 Третий бит данных (A0=0; A1=1) или одиннадцатый бит данных (A0=A1=1) 4 D4 Четвертый бит данных (A0=0; A1=1) или нулевой бит данных (A0=1; A1=0) 5 D5 Пятый бит данных (A0=0; A1=1) или первый бит данных (A0=1; A1=0) 6 D6 Шестой бит данных (A0=0; A1=1) или второй бит данных (A0=1; A1=0) 7 D7 Седьмой бит данных (A0=0; A1=1;) или третий бит данных (A0=1; A1=0) 8 A0 Нулевой адресный вход. Если А1=1, А0 используется для выбора 4 из 12 линий данных: младшей тетрады D0:D3 (NBL), средней тетрады D4:D7 (NBM) или старшей тетрады D8:D11 (NBH) 9 A1 Первый адресный вход. Выбирает пары тетрад:
А0=А1=0 - NBL NBM; A0=0, A1=1 - NBL;
A0=1, A1=0 - NBM; A0=A1=1 - NBH 10 WR/ Строб записи 11 CS/ Сигнал выборки кристалла 12 DGND Цифровой общий провод 13 REFIN Вход источника опорного напряжения, может быть соединен либо с выходом внешнего источника опорного напряжения, либо с выходом встроенного источника опорного напряжения (вывод 18) величиной +2,048 В 14 AGND Аналоговый общий провод 15 CLR/ Вход обнуления выходного регистра 16 LDAC/ Вход синхронной записи 17 REFGND Общий провод источника опорного напряжения. Должен быть соединен с аналоговым общим проводом AGND при использовании встроенного источника опорного напряжения, или соединен с положительным выводом питания VDD при работе с внешним источником опорного напряжения, при этом внутренний источник выключается с целью энергосбережения. 18 REFOUT Выход встроенного источника опорного напряжения +2,048 В 19 VSS Отрицательный источник питания при биполярном питании или общий провод при однополярном питании 20 VOUT Выходное напряжения 21 RFB Резистор цепи обратной связи, должен быть соединен с VOUT 22 ROFS Резистор смещения. Должен быть соединен VOUT для обеспечения коэффициента передачи 1;  должен быть соединен с AGND для обеспечения коэффициента передачи 2; должен быть соединен к REFIN  для включения режима биполярного выхода. 23 VDD Положительное напряжение питания

В микросхемах применен механизм "тройного" мультиплексирования данных, иллюстрируемый табл. 11. Он позволяет состыковывать микросхему с 4-, 8- или 16-разрядными микроконтроллерами. Низкий уровень на входе CLR/ сбрасывает входной регистр-защелку независимо от состояний остальных управляющих входов. Если на входах CS/ и WR/ одновременно присутствует высокий логический уровень, а на входе LDAC/ - низкий уровень, то происходит обновление выходного регистра цифро-аналогового преобразователя. При всех других комбинациях, в которых хотя бы один из входов, CS/ или WR/, находится в состоянии высокого логического уровня, операции невозможны. При выбранной микросхеме (CS/ и WR/ одновременно находятся в состоянии низкого логического уровня) происходит собственно обновление данных. Микросхемы могут работать в режиме последовательной потетрадной записи "4+4+4" или режиме "8+4". В первом случае линии D0-D3 и D4-D7 поразрядно объединяются и подключаются к четырем линиям микроконтроллера. Далее в соответствии с табл. 11 производится запись NBH, NBM и NBL тетрад в произвольном порядке. В режиме "8+4" обновление входного регистра производится в два этапа: младший байт NBL и NBM (D0-D7) при A0=A1=0, а затем старшая тетрада NBH (D8-D11) при A0=A1=1 в указанном или обратном порядке. Все описанное выше относится как к микросхеме MAX530, так и к микросхеме MAX503 за тем лишь исключением, что микросхема 10-разрядная, и следовательно, третья тетрада NBH (D8, D9) неполная.

Таблица 11 CS/ WR/ LDAC/ A0 A1 Обновление данных H X H X X Нет операций X H H X X Нет операций H H L X X Обновляется выходной регистр преобразователя L L X L L Обновляются младшая и средняя тетрады
NBL (D0-D3) и NBM (D4-D7) L L H H H Обновляется старшая тетрада NBH  (D8-D11) L L H H L Обновляется средняя тетрада NBM (D4-D7) L L H L H Обновляется младшая тетрада NBL (D0-D3) L L L H H Обновляются старшая тетрада NBH  (D8-D11) и выходной регистр преобразователя

Анализ параметров цифро-аналоговых преобразователей с параллельным полноразрядным интерфейсом, приведенных в табл. 2, позволяет сделать следующие выводы.

Всего фирмой Maxim выпускается 23 цифро-аналоговых преобразователей с параллельным полноразрядным интерфейсом.

Выпускаются микросхемы с разрядностью 10, 12, 13 и 14. При этом число каналов среди микросхем с разрядностью 12 может составлять 1 или 2, число каналов 13- и 14-разрядных микросхем может быть от 1 до 8, а 10-разрядные микросхемы выпускаются только одноканальными.

Для выбора претендентов на рассмотрение применим такие же критерии, какие мы применяли в первом разделе статьи, т. е. ограничимся рассмотрением микросхем, работающих от одного источника +5 В. В результате отбора из 23 моделей микросхем, приведенных в табл. 2 в первой части статьи, только восемь соответствуют вышеописанным критериям (табл.12).

Таблица 12 Тип Раз
ряд
ность,
бит Число
кана
лов Тип
выхода Напря
жение
пита
ния, В Макси
маль
ный
ток
потреб
ления, мА Типо
вое
время
уста
новле
ния,
мкс Источ
ник
опор
ного
напря
жения Кор
пус Цена, $ MX7520 10 1 Ток 5...15 2 0,5 Внешн. DIP16 2,80 MX7530 10 1 Ток 5...15 2 0,5 Внешн. DIP16 2,80 MX7533 10 1 Ток 5...15 2 0,6 (max) Внешн. DIP16 2,84 MX7521 12 1 Ток 5...15 2 0,5 Внешн. DIP18 5,00 MX7531 12 1 Ток 5...15 2 0,5 Внешн. DIP18 2,84 MX7541 12 1 Ток 5...16 2 1 (max) Внешн. DIP18 5,72 MX7541A 12 1 Ток 5...16 2 0,6 Внешн. DIP18 7,52 MX7545A 12 1 Ток 5...15 2 1 (max) Внешн. DIP20 6,03

Микросхемы цифро-аналоговых преобразователей MX7520/MX7530/MX7533 и MX7521/MX7531/MX7541(A) являются простейшими высокопроизводительными 10- и 12-разрядными DAC, выполненными по технологии CMOS. Эти микросхемы совместимы с известными микросхемами AD7520/AD7530/AD7533 и AD7521/AD7531/AD7541(A). Микросхемы DAC не имеют буферизации входного кода, и соответственно они не имеют и сигналов его записи. Любое изменение кода на 10(12)- битной входной шине вызывает непосредственное (за 500 нс для MX7520/7521/7530/7531 и за 700 нс для MX7533/MX7541) установление выходного тока. Микросхемы MX7520/MX7530/MX7533 выпускаются в корпусе DIP16, а микросхемы MX7521/MX7531/MX7541(A) - в корпусе DIP18. Разводка выводов микросхем приведена в табл. 13.

Микросхема MX7545A является буферизированным вариантом 12-разрядного цифро-аналогового преобразователя, выполненным по технологии CMOS. Для записи входного кода в буферный регистр необходима одновременная подача лог. 0 на входы  CS/ и WR/. Время установление выходного тока - 1 мкс. Микросхема MX7545(А) выпускается в корпусе DIP20, ее функциональная схема приведена на рис. 4, а разводка выводов микросхемы - в табл. 13.

Рис. 4.
 

Таблица 13 MX7520
MX7530
MX7533 MX7521
MX7531
MX7541 MX7545A Сигнал Назначение сигнала 1 1 1 OUT1 Первый токовый выход 2 2 - OUT2 Второй токовый выход 3 3 3 DGND Цифровой общий провод 13 15 15 D0 Нулевой младший бит данных 12 14 14 D1 Первый бит данных 11 13 13 D2 Второй бит данных 10 12 12 D3 Третий бит данных 9 11 11 D4 Четвертый бит данных 8 10 10 D5 Пятый бит данных 7 9 9 D6 Шестой бит данных 6 8 8 D7 Седьмой бит данных 5 7 7 D8 Восьмой бит данных 4 6 6 D9 Девятый бит данных - 5 5 D10 Десятый бит данных - 4 4 D11 Одиннадцатый бит данных 16 18 20 RFB Резистор обратной связи 15 17 19 VREF Вход внешнего источника опорного напряжения 14 16 18 VDD Положительное напряжение питания - - 2 AGND Аналоговый общий провод - - 17 WR/ Строб записи - - 16 CS/ Строб выборки кристалла


Источник: rtcs.ru Реклама насос откачки воды, мембранные насосы . цены на пожарные гидранты . магазины запчастей уаз Реклама






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.