新型高速高精度DA轉換器設計研究

張力雯 合肥科技職業技術學院

新型高速高精度DA轉換器設計研究

張力雯 合肥科技職業技術學院

當前的科技發展迅速，新高速以及高精度的DA轉換器在當前的電路系統中起到了重要的作用，同時，對于采用微納作為驅動控制的領域也造成了很大的影響。針對高速高精度的DA轉換器設計工作及測試的整個測試過程進行分析，本文以DA芯片接口中，PCM1702接口的串行為例，詳細的對GPIO模擬芯在串行結構上的設計理念進行闡述，然后對這一設計理念運用的形式來實現，最后，在利用HP2458a通用表對當前設計的系統進行測試工作，檢測出系統的整體性能。

數據轉換 HP3458a PCM1702

由于科技的發展，在現代的電子系統中，使用了大量的數字模擬轉換器，主要運用在人們平時運動的控制以及高精度的設備控制中，這樣一來，對于數字模擬系統的換速度和轉換中出現的噪音控制來說，都提出了很高的要求。在當前的電子系統控制領域上，壓電陶瓷的特點是運動分辨率相對較高，在動態度性能上也體現出了有利的優勢，可以說壓電陶瓷已經在當前社會中受到了越來越多的關注以及廣泛的使用。壓電陶瓷具體是應用方面，還應當具有一定強度的電壓進行驅動，并且在電流的傳播過程中，也要用到精度將對較高的DA線路。對于DA線路的連接方式來說，應該位于當前系統中，所控制的前級上。同時，還要注意到DA線路中出現的噪音問題，噪音可以在一定程度上直接對壓電陶瓷的性能產生惡化，因此在對壓電陶瓷進行設計時，首先要考慮到的就是DA線路產生的噪音問題。

1 系統的整體設計方案

在系統中，整個體統只要PCM1702為系統核心的電力器件，因此，在選擇上應當選出TMS302F28335作為這個系統的整體控制器，然后再通過外部模塊的附屬，從而促成完善的系統。對于PCM1702來講，可以說是整個T1公司的整體，它本身是由20位精度較高的DA芯片組成，并且采用了電流運行的方式作為主要的輸出動力，而所需要的電流輸出范圍也相對較低，一般為-1．2mA到1．2mA之間，然后再將自身所輸出的電流轉換為相應的電壓，再利用電路中的放大器，對電流轉換電壓的方式進行設計，同時還能起到減低電流輸送中噪音的產生。同時，還對二階巴特沃斯低通濾波器進行了設計，對于這項濾波器的頻率選擇，也要在特定的范圍內，這個范圍一般是2kHz，這樣一來，就能夠保證這項濾波器產生的截止頻率能夠有效的在系統低頻中進行使用。而對于系統以及之主要控制器TMS320F28335而言，可以做到對RAM及其串口的外擴工作，而對于串口而言，則是與系統中上位機之間進行數據交換工作的主要媒介，在一些需要高精度設備的場合中，DA在運行過程中產生的噪音主要是在電源處，因此在對這方面的設計過程中，需要對電源芯片單獨的使用，并且在使用時，還要為FCM1702設計出高精度的電源。同時系統在電流和電壓之間進行轉換工作以及低通濾波器的使用方法上，一般都會使用相對特別的去耦手法，從而降低系統在使用過程中電源處產生的噪音影響。

2 系統的硬件設計工作

對于在壓電陶瓷的前級出現的模擬數據轉換電路的使用上，應該加強對于系統運行過程中電路噪音的關注。換句話說，就是指體統運行過程中產生的噪音主要來源于系統本身自帶的硬件所發出的固定聲音，除此之外，還有部分噪音則是來源與外界的引入以及壓電陶瓷自身電路板的板級聲音。對于電路中固定器件所產生的噪音，一般情況下都可以使用pSpice軟件進行噪音的仿真工作，這樣一來就能保證板級噪音和外界環境所產生的噪音都可以根據電力兼容的方法對這兩項噪音進行評估。

而對于電路的設計工作來講，需要對電路的應用背景加入到設計理念中，同時還要保證設計的系統電路帶寬能夠保持在2kHz左右，這樣才能保證系統運行中，可以充分的保證噪音對當前輸出信號所產生的影響最小化。

3 系統的軟件設計工作

3.1 軟件的結構

當前系統中的外圍設備處理器與微納處理器之間也出現了相應的變化，兩者之間逐漸由之前的并行總接口朝著當前串行總接口處進行發展，在當前出現的眾多接口上，SPI、IIC和Can這三個接口的使用范圍最廣。但是由于當前整體系統中，由于各個設備與上文中提到的標準接口出現不一致的情況，其支持的范圍也大不相同，因此導致了大象的外圍期間在運行過程中，由于自身的差異性，必須通過系統的整體處理器CPIO接口進行模擬時序，才能實現數據之間的通訊過程。

3.2 系統軟件的實現

在對芯片PCM1702進行數據模擬轉換的過程中，具體操作方法如圖1所示，系統對芯片的使用推薦的是連續性較強的時鐘工作方式，而對數據進行串行的輸入過程中，則需要根據傳統的有優先選擇方式，即高位優先。這樣一來，時鐘的上升沿可以對數據進行采集工作，將全部數據進行輸入之后，則可以將系統控制線LE進行第平臺的啟動轉換工作，這樣就能保證所輸入的數據能夠在4個時鐘周期椎間進行轉換，并且在轉換工作結束之后，還能保證輸出的引腳轉化成電流的方式進行輸出。

圖1 PCM1702的操作時序圖

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