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AD7846采用了分段式的體系結(jié)構(gòu)，DAC數(shù)據(jù)鎖存中高四位數(shù)據(jù)用于選擇16段電阻組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓，輸出電壓經(jīng)放大器緩沖后輸入到一個(gè)12位的DAC，該12位DAC提供12位的轉(zhuǎn)換精度，這種結(jié)構(gòu)最終將提供16位的單調(diào)性。

除高精度外，AD7846具有全面的微處理器接口，包含16位數(shù)據(jù)總線及多種控制接口，允許程序讀出緩沖中的數(shù)據(jù)。LDAC信號(hào)允許多DAC系統(tǒng)中的DAC芯片同時(shí)更新轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，CLR信號(hào)也可根據(jù)R/W信號(hào)產(chǎn)生不同的清零結(jié)果使DAC在單極性或雙極性輸出時(shí)都初始化，并輸出0V的電壓。

AD7846的基本結(jié)構(gòu)和引腳功能

AD7846的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1，?其內(nèi)部主要包括三個(gè)部分：控制邏輯電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、4到16段開(kāi)關(guān)矩陣。

AD7846數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的基本控制原理為：邏輯控制電路通過(guò)四個(gè)控制信號(hào)CS、R/W、LDAC、CLR來(lái)選擇并進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)、初始化操作，鎖存轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)中的低12位數(shù)據(jù)。高4位數(shù)據(jù)控制16段開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，完成參考電壓的設(shè)置，從而使輸出的電壓具有16位精度。其中，R/W輸入對(duì)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的回讀處理。通過(guò)CLR與R/W控制信號(hào)的配合，可以對(duì)初始化輸出值進(jìn)行配置：在寫(xiě)狀態(tài)下清零，輸出數(shù)據(jù)為000…000的轉(zhuǎn)換值；在讀狀態(tài)下清零，輸出數(shù)據(jù)為100…000。這個(gè)特性可以方便實(shí)現(xiàn)單雙極性工作狀態(tài)下0V電壓輸出。

AD7846在接口卡中的設(shè)計(jì)

AD7846具有轉(zhuǎn)換速度快、精度高、功耗低、16位數(shù)據(jù)總線以及雙寄存器等特點(diǎn)，其接口電路簡(jiǎn)單，在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。我們針對(duì)激光標(biāo)刻應(yīng)用領(lǐng)域的要求，采用AD7846設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)控制卡，在實(shí)際使用中效果良好。圖2是控制卡的數(shù)摸轉(zhuǎn)換部分的電路圖。

AD7846典型操作時(shí)序如圖3所示。

ISA接口總線的時(shí)鐘頻率為8MHz，一個(gè)時(shí)鐘周期為125ns。由于地址譯碼電路的時(shí)間延遲均小于30ns，AD7846的操作時(shí)序完全滿足ISA接口的控制時(shí)序，因此無(wú)需額外的數(shù)據(jù)緩沖電路，數(shù)據(jù)線及控制信號(hào)直接與ISA接口信號(hào)相連即可。由于不存在時(shí)序匹配問(wèn)題，地址譯碼等電路也非常簡(jiǎn)單。以下著重介紹電路設(shè)計(jì)中的抗干擾設(shè)計(jì)。

由于AD7846芯片內(nèi)部不含參考電壓源，必須由外部電路提供DA轉(zhuǎn)換的參考電壓。參考電壓精度直接影響DA轉(zhuǎn)換的精度，因此參考電源的設(shè)計(jì)是DA轉(zhuǎn)換外圍電路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。采用AD586為參考電壓，利用激光微調(diào)獲得很高的精度：在5V輸出時(shí)的誤差僅為2mV。在8腳和4腳間接1微法電容抑制噪聲干擾，使電壓基準(zhǔn)有很高的精度。

由于計(jì)算機(jī)ISA接口提供的電源具有5%的允許誤差，對(duì)某些質(zhì)量不高的開(kāi)關(guān)電源存在較大的紋波干擾，從而將對(duì)AD7846的精度將產(chǎn)生不小的影響。為提高系統(tǒng)抗干擾能力，在電路設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)提供＋12V及－12V電源均通過(guò)由100 F和0.1 F電容構(gòu)成的穩(wěn)壓濾波電路及磁珠單元再供給AD7846。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的數(shù)字地及模擬地信號(hào)分離，在模擬電路與數(shù)字電路的結(jié)合部位通過(guò)磁珠相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路及模擬電路的單點(diǎn)共地連接。在數(shù)字電路部分，信號(hào)為開(kāi)關(guān)信號(hào)，因此數(shù)字地存在很多高次諧波成分，通過(guò)大面積覆地，減少對(duì)模擬電路部分的影響。

由于激光標(biāo)刻系統(tǒng)要求DA輸出范圍為 5V和0~10V可調(diào)，AD7846的?VREF+腳接＋5V的基準(zhǔn)電壓，VREF 接地，通過(guò)跳線將＋5V或0V接入RIN腳即可完成不同幅值電壓的輸出。AD7846的內(nèi)部設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化了外部擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)，降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。

我們?cè)O(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡還包括4路DI、4路DO，系統(tǒng)應(yīng)用中通過(guò)DI接收外部的光電信號(hào)，通過(guò)DO控制激光器工作，兩路DA輸出控制激光標(biāo)刻振鏡，從而控制激光束在物品上掃描標(biāo)刻出圖形文字。該板卡在實(shí)際的激光標(biāo)刻系統(tǒng)中性能表現(xiàn)穩(wěn)定，效果良好。