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一種高精度波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)
摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在諸如測(cè)量、控制等領(lǐng)域，經(jīng)常要求信號(hào)的幅度保持在某個(gè)高精度的整數(shù)值上。但由于一般數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器在最小量化電平上的限制，其輸出的信號(hào)電平很難在整數(shù)值上得到較高的精度。針對(duì)該問(wèn)題，介紹一種高性能的16位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器AD7846，使用TMS320VC54X系列DSP作為核心控制器，設(shè)計(jì)出幅度可精確至1mV的波形發(fā)生器。文中給出具體的硬件實(shí)現(xiàn)框圖以及用來(lái)產(chǎn)生波形的DSP匯編源程序。關(guān)鍵詞：波形發(fā)生器 高精度 AD7846 DSP
引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，波形發(fā)生器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在通信、控制、測(cè)量等各個(gè)領(lǐng)域。在很多地方，如測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域，需要輸出的波形能夠精確地定位在某一整數(shù)值上，但通常由于ADC參考電平的限制，使之很難達(dá)到所需的精度，給系統(tǒng)的調(diào)試及軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多不便。本文采用了高精度的電壓參考芯片ADR434為模數(shù)變換器提供參考電平，使波形發(fā)生器的最低可調(diào)電壓達(dá)到125μV，為精確地輸出數(shù)據(jù)值電壓及其相應(yīng)波形提供了方便的硬件環(huán)境。本設(shè)計(jì)具有輸出精確，控制靈活方便等特點(diǎn)。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用TI公司生產(chǎn)的TMS320VC54X系列DSP作為核心控制器件，并采用Cypress工司生產(chǎn)的CY7C1021V（64K×16位RAM）來(lái)擴(kuò)充DSP的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。在DSP與ADC及RAM之間的數(shù)據(jù)接口加入74LVC16245（16位總線變換器）以增加DSP的驅(qū)動(dòng)能力，并用來(lái)隔斷器件間的干擾。DSP與DAC之間的邏輯控制采用CPLD實(shí)現(xiàn)，這樣可以方便系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試，本文中采用的CPLD為Altera公司的EPM7064SLC84-10。
整個(gè)系統(tǒng)的方框圖如圖1所示。
2 器件簡(jiǎn)介
本系統(tǒng)所采用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為AD7846，它是美國(guó)AD（Analog Device）公司基于LC2MOS工藝生產(chǎn)的16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它有VREF+和VREF-兩個(gè)參考電平輸入端以及一個(gè)片內(nèi)放大器。標(biāo)準(zhǔn)情況下可以將其配置為單極性輸出（0～+5V，0～+10V）或雙極性輸出（±5V，±10V）。當(dāng)然，改變VREF+VREF-兩個(gè)參考電平輸入端的電平，也可以改變其輸出的動(dòng)態(tài)范圍。如本文中的采用高精度電壓參考芯片AD434提供參考電平，使D/A的動(dòng)態(tài)范圍設(shè)置為±4.096V。
AD7846采用分段式結(jié)構(gòu)。DAC鎖存器的高4位選通16個(gè)電阻串中的一段，段的兩端接有運(yùn)放作為緩沖，運(yùn)放的輸出反饋至12位的模數(shù)變換電路，并由該電路提供后12位分辨率。這種結(jié)構(gòu)可以確保16位單調(diào)性，兩個(gè)緩沖運(yùn)放間輸入失調(diào)電壓的高度匹配還確保了優(yōu)良的積分非線性。
除了優(yōu)良的精度指標(biāo)外，AD7846與微處理器的連接也非常方便。它有16位數(shù)據(jù)I/O以及4根控制線（CS，R/W，LDAC以及CLR）。R/W與CS用來(lái)控制對(duì)I/O鎖存器的讀寫，LDAC信號(hào)用于多DAC系統(tǒng)中同步更新多片DAC數(shù)據(jù)，CLR用于將DAC的輸出復(fù)位至0V。
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