Обзор цифроаналоговых преобразователей Maxim.Часть третья
ИНТЕРФЕЙС ДАННЫХ
Изначально для передачи данных широко применялся параллельный интерфейс, который имеет такие преимущества, как высокое быстродействие и простота протокола передачи. Однако такие его недостатки, как сложность проектирования и увеличение габаритов печатной платы, а также широкое распространение микроконтроллеров с ограниченным числом линий ввода-вывода привели к постепенному его вытеснению последовательными интерфейсами, которые для обмена данными требуют только несколь-
ких линий связи (до 4). Компания Maxim предлагает ЦАП как с параллельными, так и с последова-
тельными интерфейсами: 2-проводной РС-совместимый и 3-проводной SPI-совмести-мый интерфейсы. Недостатком 3-проводного интерфейса является необходимость в некоторых случаях управлять дополнительным четвертым сигналом — выбор микросхемы (CS). Однако использование у 3-проводного интерфейса только однонаправленных линий(для сравнения у РС-совмести-мых интерфейсов используется одна двунаправленная линия SDA) облегчает реализацию гальванически развязанных модулей цифро-аналогового преобразования за счет установки оп-топар в каждую из линий 3-проводного интерфейса.
ВЫХОДНОЙ КАСКАД
Выходные каскады ЦАП компании Maxim разделяются на два типа: вольтажный и токовый. ЦАП вольтажного типа формируют на своем выходе сигнал напряжения (однополярный или двупо-лярный). Наиболее простые ЦАП формируют небуферизованный выход, характеризующийся малой нагрузочной способностью. Структурная схема такого ЦАП МАХ5141 приведена на рисунке 4а. Буферизованные ЦАП интегрируют операционный усилитель для повышения нагрузочной способности. Такие ЦАП также могут быть выполнены различным образом. Интегрированный операционный усилитель может быть охвачен обратной связью, а может быть оставлен свободным и подключей к выводам корпуса ЦАП. На рисунке 46 показан 12-разрядный четырехканальный ЦАП МАХ536, каскад буферизации которого выполнен по простейшей схеме: на основе ОУ, включенного по схеме неинвертирующего повторителя. ЦАП с каскадом буферизации на основе ОУ, не охваченного обратной связью, может интегрировать дополнительные прецизионные резисторы для организации обратной связи (см. структурную схему 12-разрядного ЦАП МАХ530 на рисунке 4в). Такие ЦАП обладают более высокой гибкостью. На их основе можно проектировать вольтажные ЦАП с усилением в выходном каскаде, токовые ЦАП или программируемые усилители. На рисунке 4г показана схема включения 12-разрядного МАХ532 для организации усилителя с программируемым усилением, а на рисунке 4д — схема включения 13-разрядного ЦАП МАХ535/5351 для реализации программируемого источника тока.
Токовые ЦАП широко используются в датчиках для передачи информации в аналоговом виде по линии связи. Выходные каскады токовых ЦАП могут формировать втекающий или вытекающий ток. Среди новых разработок компании Maxim имеется несколько токовых ЦАП. МАХ5547 содержит два 10-разрядных ЦАП с токовым выходом (втекающий ток), которые независимо управляются через SPI-совместимый интерфейс и могут работать в одном из двух диапазонов: 1,2 мА или 3,6 мА (выбирается программно). МАХ5550 (10-разрядный) и МАХ5548 (8-разрядный) содержат два токовых ЦАП (программируемые источники тока до 30 мА), которые могут опционально управляться через 12С или SPI-совместимый последовательный интерфейс. Особенностью данного ЦАП является возможность параллельной работы каналов для повышения диапазона программирования тока до 60 мА.
Кроме того, компания Maxim представила первые ЦАП, ко-
торые одновременно содержат и вольтажный выход, и токовый выход: МАХ5641 (14 разрядов)/ МАХ5661 (16 разрядов). Структурная схема этих ЦАП представлена на рисунке 5. Данные ЦАП формируют два выхода со стандартными промышленными диапазонами: напряжение ±10,48 В, ток 0 (4 мА) — 20 мА. Выходы защищены от короткого замыкания и могут противостоять емкостной
нагрузке до 1,2 мкФ и индуктивной нагрузке до 1 Гн. Следует учитывать, что активным может быть только один выход, независимо от заданной конфигурации. ЦАП характеризуются низким температурным дрейфом (выход напряжения ±3 ррт/°С, токовый выход ±5 ррт/°С), возможностью работы токового выхода при напряжении до 40 В (номинальное 24 В) и вольтажного выхода при
биполярном напряжении питания ±15,75 В.
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЦАП
В группу высокочастотных ЦАП компании Maxim входят ЦАП с частотами преобразования от 40 до 2300 МГц. Все высокочастотные ЦАП используют только параллельный интерфейс, т.к. требуется высокое быстродействие передачи данных, а в ряде случаев параллельный интерфейс выполнен на основе дифференциальной схемотехники для повышения безошибочности передачи данных на высоких скоростях.
Высокочастотные ЦАП широко распространены в радиочастотных системах. В частности, в системах с квадратурной амплитудной модуляцией (КАМ) могут использоваться двухканальные 8-разрядные 40-мегагерцовые ЦАП МАХ5186/МАХ5189. КАМ-сиг-нал является модулированным
как по амплитуде, так и по фазе, и создается путем суммирования двух раздельномодулированных несущих равной частоты, но различающихся по фазе на 90°. На рисунке 6 показан пример использования указанных ЦАП в системе, где модуляция выполняется в цифровом домене, а двухка-нальный ЦАП используется для восстановления аналоговых компонент In О- Результирующий КАМ-сигнал формируется интегральной схемой квадратурного модулятора.
Таким образом, компания Maxim выпускает обширное количество ЦАП, технические характеристики и особенности которых способны удовлетворить различные прикладные требования. Помимо рассмотренной продукции, компания Maxim также выпускает несколько групп продукции, которые выполняют цифро-аналоговое преобразова-
ние, в т.ч. цифровые потенциометры, высокоинтегрированные цифровые аудио- и мультимедиа-системы и интегральные схемы с ШИМ. Более детальную информацию по этой продукции можно узнать в руководстве [1] или на сайте компании [2].
|
