Целью второй части статьи является ознакомление читателей с наиболее интересными цифро-аналоговыми преобразователями фирмы Maxim с параллельным интерфейсом. журнал "Схемотехника" N2, 2003
Олег Николайчук


Анализ цифро-аналоговых преобразователей с параллельным байтовым интерфейсом
Как отмечалось в первой части статьи, цифро-аналоговые преобразователи с параллельным интерфейсом подразделяются на две группы: микросхемы с однобайтовым интерфейсом и микросхемы с интерфейсом большей разрядности, или как их еще называют - "полноразрядные". Технические данные на микросхемы обоих групп приведены в табл. 1 и 2 в первой части статьи.
Анализ параметров цифро-аналоговых преобразователей с параллельным однобайтовым интерфейсом, приведенных в табл. 1, позволяет сделать нижеследующие выводы.
Всего фирмой Maxim выпускается 27 цифро-аналоговых преобразователей с параллельным однобайтовым интерфейсом.
Выпускаются микросхемы с разрядностью 8, 10, 12 и 14. При этом число каналов среди микросхем с разрядностью 8 может составлять от 1 до 8, число каналов 12-разрядных микросхем может быть от 1 до 4, а 10- и 14-разрядные микросхемы выпускаются только одноканальными.
Номенклатура питающих напряжений достаточно широка. Выпускаются микросхемы с двуполярным и однополярным питанием. Микросхемы с двуполярным питанием в современной технике имеют ограниченное применение. Как правило, это ранние модели, имеющие префикс "MX", они используются, в основном, в промышленных системах первого поколения. Микросхемы с однополярным питанием, в свою очередь, можно разделить на микросхемы с повышенным напряжением питания (как правило +12:15 В), микросхемы с напряжением питания +5 В и выше и микросхемы с пониженным напряжением питания, способные работать при напряжении питания от +2,5 до 3,3 В или до 5 В (так называемая "белая" группа перспективных микросхем). Микросхемы с повышенным напряжением питания также представляют ограниченный интерес, т. е. их применение в современных изделиях обязывает разработчика использовать несколько питающих напряжений, что противоречит современной тенденции, заключающейся в сокращении номенклатуры и снижении величины питающих напряжений. В основном, в современных и вновь разрабатываемых изделиях широко используются микросхемы цифро-аналоговых преобразователей с напряжением питания +5 В и ниже, причем изделия, работающие при пониженных напряжениях питания, считаются наиболее перспективными.
Рассматриваемая группа микросхем выпускается в корпусах PDIP, SO, QSOP, TSSOP. Большинство современных изделий выполняются на микросхемах в корпусах DIP. Это позволяет устанавливать микросхемы в панельки, что обеспечивает высокую ремонтопригодность и простую верификацию элементов схемы. Значительно реже используются микросхемы в других типах корпусов. Разработка изделий с микросхемами в корпусах SO, QSOP, TSSOP и т. п. требует высокого технологического уровня производства печатных плат и значительного опыта монтажных работ. В связи с вышесказанным ограничимся рассмотрением микросхем, выпускаемых в корпусах DIP.
Таким образом, из 27 моделей микросхем, приведенных в табл. 1 в первой части статьи, только семь соответствуют вышеописанным критериям. Основные параметры этих микросхем приведены в табл. 6. Первые три микросхемы (MX7523, MX7524, MX7528) имеют токовый выход и расширенный диапазон напряжений питания +5:15 В, остальные четыре микросхемы имеют выход по напряжению и работают либо от одного напряжения питания +5 В, либо от двух источников питания с напряжениями +5 В. Все микросхемы могут использовать внешний источник опорного напряжения, а микросхемы MAX503 и MAX530 имеют также и встроенный источник опорного напряжения.
Таблица 6
Первый отобранный цифро-аналоговый преобразователь MX7523 является простейшим высокопроизводительным DAC, выполненным по технологии CMOS. Эта микросхема совместима с известной микросхемой AD7523. Микросхема не имеет буферизации входного кода, соответственно она не имеет и сигналов стробирования записи. Любое изменение кода на 8-битной входной шине вызывает практически мгновенное (за 150 нс) установление выходного тока. Микросхема может работать на частотах до 200 кГц. Разводка выводов микросхемы приведена в табл. 7.
Вторая микросхема - MX7524 - по своим характеристикам аналогична MX7523 за исключением того, что она имеет входной буфер для хранения кода. Соответственно, имеются два входа управления: выборки CS/ и записи WR/. Время установления выходного тока для этой микросхемы несколько больше и достигает 400 нс, разводка ее выводов также приведена в табл. 7.
Таблица 7
Третья отобранная микросхема - MX7528 - является сдвоенным цифро-аналоговым преобразователем с токовым выходом и по структуре близка к MX7524. Время установления выходного тока для нее также равно 400 нс. Разводка выводов микросхемы приведена в табл. 8.
Таблица 8
Микросхемы MAX505 и MAX506 представляют, пожалуй, наибольший интерес среди рассматриваемой группы цифро-аналоговых преобразователей в связи с тем, что каждая из них в корпусе имеет четыре независимых канала с выходом по напряжению. Микросхема MAX505 имеет независимые входы опорного напряжения для каждого из каналов и выпускается в корпусе DIP24, а микросхема MAX506 имеет один общий вход опорного напряжения выполнена в корпусе DIP20. Время установления выходного кода не превышает 6 мкс. Функциональные схемы микросхем показаны на рис. 1 и 2 соответственно, а назначение выводов приведено в табл. 9.
Рис. 1.
>
Рис. 2.
>
Таблица 9
Оба цифро-аналоговых преобразователя позволяют работать как от однополярного напряжения питания +5 В, так и от двуполярного напряжения +5 В. При питании микросхем от однополярного источника питания вывод отрицательного источника питания V_SS (3) должен быть соединен с выводом аналогового AGND (и цифрового DGND) общего провода. Еще одной особенностью микросхемы MAX505 является двойная буферизация данных и возможность внешней синхронизации моментов смены выходных напряжений на всех аналоговых выходах. Для этого предусмотрен вход LDAC/ (активный низкий). Если на этом входе установлено напряжение лог. 0, то входной код попадает вначале на входной регистр и затем сразу на выходной регистр соответствующего канала. При положительном перепаде напряжения на этом входе (переходе от лог. 0 к лог. 1) выходные регистры запоминают значения кодов первичных регистров. Подавая на этот вход последовательность коротких отрицательных импульсов можно синхронизировать смену информации на всех выходах.
Микросхемы MAX503 (10-разрядный цифро-аналоговый преобразователь) и MAX530 (12-разрядный цифро-аналоговый преобразователь) имеют одинаковые функциональные схемы и разводку выводов и выпускаются в корпусе DIP24. Время установления выходного напряжения не превышает 25 мкс. Входная организация позволяет состыковывать микросхему непосредственно с 4-, 8- и 16- разрядными микроконтроллерами или микропроцессорами. Обе микросхемы имеют встроенный источник опорного напряжения +2,048 В. Допускается работа со встроенным или внешним источником опорного напряжения, а также в режиме однополярного или двуполярного выходного сигнала. Функциональная схема микросхем MAX503 и MAX530 показана на рис. 3, а название и назначение выводов - в табл. 10.
Рис. 3.
>
Таблица 10
В микросхемах применен механизм "тройного" мультиплексирования данных, иллюстрируемый табл. 11. Он позволяет состыковывать микросхему с 4-, 8- или 16-разрядными микроконтроллерами. Низкий уровень на входе CLR/ сбрасывает входной регистр-защелку независимо от состояний остальных управляющих входов. Если на входах CS/ и WR/ одновременно присутствует высокий логический уровень, а на входе LDAC/ - низкий уровень, то происходит обновление выходного регистра цифро-аналогового преобразователя. При всех других комбинациях, в которых хотя бы один из входов, CS/ или WR/, находится в состоянии высокого логического уровня, операции невозможны. При выбранной микросхеме (CS/ и WR/ одновременно находятся в состоянии низкого логического уровня) происходит собственно обновление данных. Микросхемы могут работать в режиме последовательной потетрадной записи "4+4+4" или режиме "8+4". В первом случае линии D0-D3 и D4-D7 поразрядно объединяются и подключаются к четырем линиям микроконтроллера. Далее в соответствии с табл. 11 производится запись NBH, NBM и NBL тетрад в произвольном порядке. В режиме "8+4" обновление входного регистра производится в два этапа: младший байт NBL и NBM (D0-D7) при A0=A1=0, а затем старшая тетрада NBH (D8-D11) при A0=A1=1 в указанном или обратном порядке. Все описанное выше относится как к микросхеме MAX530, так и к микросхеме MAX503 за тем лишь исключением, что микросхема 10-разрядная, и следовательно, третья тетрада NBH (D8, D9) неполная.
Таблица 11
Анализ параметров цифро-аналоговых преобразователей с параллельным полноразрядным интерфейсом, приведенных в табл. 2, позволяет сделать следующие выводы.
Всего фирмой Maxim выпускается 23 цифро-аналоговых преобразователей с параллельным полноразрядным интерфейсом.
Выпускаются микросхемы с разрядностью 10, 12, 13 и 14. При этом число каналов среди микросхем с разрядностью 12 может составлять 1 или 2, число каналов 13- и 14-разрядных микросхем может быть от 1 до 8, а 10-разрядные микросхемы выпускаются только одноканальными.
Для выбора претендентов на рассмотрение применим такие же критерии, какие мы применяли в первом разделе статьи, т. е. ограничимся рассмотрением микросхем, работающих от одного источника +5 В. В результате отбора из 23 моделей микросхем, приведенных в табл. 2 в первой части статьи, только восемь соответствуют вышеописанным критериям (табл.12).
Таблица 12
Микросхемы цифро-аналоговых преобразователей MX7520/MX7530/MX7533 и MX7521/MX7531/MX7541(A) являются простейшими высокопроизводительными 10- и 12-разрядными DAC, выполненными по технологии CMOS. Эти микросхемы совместимы с известными микросхемами AD7520/AD7530/AD7533 и AD7521/AD7531/AD7541(A). Микросхемы DAC не имеют буферизации входного кода, и соответственно они не имеют и сигналов его записи. Любое изменение кода на 10(12)- битной входной шине вызывает непосредственное (за 500 нс для MX7520/7521/7530/7531 и за 700 нс для MX7533/MX7541) установление выходного тока. Микросхемы MX7520/MX7530/MX7533 выпускаются в корпусе DIP16, а микросхемы MX7521/MX7531/MX7541(A) - в корпусе DIP18. Разводка выводов микросхем приведена в табл. 13.
Микросхема MX7545A является буферизированным вариантом 12-разрядного цифро-аналогового преобразователя, выполненным по технологии CMOS. Для записи входного кода в буферный регистр необходима одновременная подача лог. 0 на входы CS/ и WR/. Время установление выходного тока - 1 мкс. Микросхема MX7545(А) выпускается в корпусе DIP20, ее функциональная схема приведена на рис. 4, а разводка выводов микросхемы - в табл. 13.
Рис. 4.
>
Таблица 13
Источник: rtcs.ru