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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)絡的輸出電壓，輸出電壓經(jīng)放大器緩沖后輸入到一個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信號允許多DAC系統(tǒng)中的DAC芯片同時更新轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，CLR信號也可根據(jù)R/W信號產(chǎn)生不同的清零結(jié)果使DAC在單極性或雙極性輸出時都初始化，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)部主要包括三個部分：控制邏輯電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、4到16段開關(guān)矩陣。

AD7846數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的基本控制原理為：邏輯控制電路通過四個控制信號CS、R/W、LDAC、CLR來選擇并進行相應的存儲、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段開關(guān)網(wǎng)絡，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輸入對轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)寄存器進行讀寫操作控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的回讀處理。通過CLR與R/W控制信號的配合，可以對初始化輸出值進行配置：在寫狀態(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。這個特性可以方便實現(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

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，其接口電路簡單，在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中具有很高的應用價值。我們針對激光標刻應用領(lǐng)域的要求，采用AD7846設(shè)計了計算機控制卡，在實際使用中效果良好。圖2是控制卡的數(shù)摸轉(zhuǎn)換部分的電路圖。

AD7846典型操作時序如圖3所示。

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

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)計是DA轉(zhuǎn)換外圍電路設(shè)計中的關(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，使電壓基準有很高的精度。

由于計算機ISA接口提供的電源具有5%的允許誤差，對某些質(zhì)量不高的開關(guān)電源存在較大的紋波干擾，從而將對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)計中計算機提供＋12V及－12V電源均通過由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)字地及模擬地信號分離，在模擬電路與數(shù)字電路的結(jié)合部位通過磁珠相連，實現(xiàn)數(shù)字電路及模擬電路的單點共地連接。在數(shù)字電路部分，信號為開關(guān)信號，因此數(shù)字地存在很多高次諧波成分，通過大面積覆地，減少對模擬電路部分的影響。

由于激光標刻系統(tǒng)要求DA輸出范圍為 5V和0~10V可調(diào)，AD7846的?VREF+腳接＋5V的基準電壓，VREF 接地，通過跳線將＋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)計大大簡化了外部擴展電路的設(shè)計，降低了設(shè)計的復雜程度。

我們設(shè)計的計算機擴展卡還包括4路DI、4路DO，系統(tǒng)應用中通過DI接收外部的光電信號，通過DO控制激光器工作，兩路DA輸出控制激光標刻振鏡，從而控制激光束在物品上掃描標刻出圖形文字。該板卡在實際的激光標刻系統(tǒng)中性能表現(xiàn)穩(wěn)定，效果良好。