高速D/A转换芯片MX7541原理及应用

摘要：美国美信公司生产的MX7541系列器件是一种12位并行高速D/A转换器，此芯片可方便地应用于精密仪器的输出控制系统中。文中介绍了该芯片的基本参数和主要特性，给出了MAX7541与单片机和CPLD连接的具体应用电路。 关键词：D/A MAX7541 数模转换器 CPLD 单片机

1　概述

MX7541是美国MAXIM公司生产的高速高精度12位数字／模拟转换器芯片，由于MX7541转换器件的功耗特别低，而且其线性失真可低达0．012％，因此，该D／A转换器芯片特别适合于精密模拟数据的获得和控制。此外，由于MX7541器件内部带有激光制作的精密晶片电阻和温度补偿电路以及NMOS开关，因而可充分保证MX7541具有12位的精度。还有一个重要特点是：MX7541的所有输入均与CMOS和TTL电平兼容。

MX7541在电气和管脚上都与AD公司的AD7541芯片兼容，它们都采用标准的18脚封装。其主要电气特点如下：

转换时间：0．6μs；

具有12位线性输出（1／2LSB）；

准确度：1LSB；

功耗低，5V情况下通常为450mW；

可进行四象限乘法转换；

与TTL、CMOS电平兼容。

2　引脚功能和内部结构

图1所示是MX7541的引脚排列图，各引脚功能如下

VREFDAC转换器的电压参考输入端，其电压值在±25V之间；

RFB反馈电阻接入端，在双极模式时与外置运算放大器输出相连；

OUT1OUT2电流输出，I1＋I2为常数；

BIT1～BIT12数字量输出，BIT1为最高位

VDD电源输入范围为＋17V～＋5V

GND数字地。

图2所示是MX7541 高速D／A转换芯片的内部结构功能图。

3　MX7541的输入与输出

MX7541有两种输出方式,即单极性输出和双极性输出,两种方式的电路连接图分别如图3和图4所示。两种输出方式的输入输出对应关系分别列于表1和表2。

表 单极性输入输出关系

数字输入量模拟量输出

最高位　最低位1 1 1 11 1 1 11 1 1 1-VREF(4095/4096)1 0 0 00 0 0 00 0 0 0-VREF（2048/4096）=-1/2-VREF0 0 0 00 0 0 00 0 0 1-VREF（1/4096）0 0 0 00 0 0 00 0 0 00V表2 双极性方式中输入输出关系

数字输入量模拟量输出最高位　最低位1 1 1 11 1 1 11 1 1 1+VREF（2047/2048）1 0 0 00 0 0 00 0 0 1+VREF（1/2048）1 0 0 00 0 0 00 0 0 00V0 1 1 11 1 1 11 1 1 1-VREF（1/2048）0 0 0 00 0 0 00 0 0 0-VREF（2048/2048）=-VREF4　MX7541与单片机的连接

由于MX7541是12位数字输入,因此它必须与16位以上的单片机相连。当其与MCS－96单片机进行连接时，其电路非常简单，只需把单片机的数据线直接与MX7541的输入线相连即可。程序也很简单,只要不停地向其送数据即可。

5　与CPLD的连接

由于目前8位单片机应用比较多,再加上MX7541是高速D／A转换器,因此，用单片机来控制MX7541显得不是很方便。为此，本文介绍一种运用可编程逻辑器件,这里以ALTERA公司的MAX7000系列中的MAX7128S为例，来控制MX7541的方法，该方法进而可推广到其它高速D／A转换芯片。

图5 仿真输出波形

这种控制方法的基本思想是利用CPLD连接8位单片机与12位D／A转换器，其中单片机与CPLD之间采用两根控制线来进行通讯，同时用它们来决定数据线中数据的种类，表3给出了控制线中的数据意义。但应注意：该方案的输入时钟周期应小于单片机的指令周期。下面给出的是利用VERILOG语言所编写的程序：

module mx7541（clk，a，b，in，out）；

output out；

input a，b，clk；

input[7．．0]in;

reg[7．．0]out;

reg[7．．0] di;

reg[7．．0]gao;

always ＠(negedge clk)

begin

if(a＝＝0 ＆ b＝＝1)

di＜＝in;

else

if(a＝＝1 ＆ b＝＝0)

gao＜＝in[3:0];

else

if(a＝＝1 ＆ b＝＝1)

out＜＝{gao[3:0],di[7:]};

end

endmodule

其仿真输出波形如图5所示。

表3 控制线中的数据意义

控制线A控制线B控制意义00不工作01低8位数据10高8位数据11输出到DA转换器6 结束语

笔者将MX7541芯片用于高频波形发生器结果证明：该芯片性能稳定D／A转换线性良好使用简单。另外，这种方法也同样适用于其它同类产品（如MX7542,MX7543,MX7545等芯片）。