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一種高精度波形發(fā)生器的設計
摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在諸如測量、控制等領域，經(jīng)常要求信號的幅度保持在某個高精度的整數(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，其輸出的信號電平很難在整數(shù)值上得到較高的精度。針對該問題，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，設計出幅度可精確至1mV的波形發(fā)生器。文中給出具體的硬件實現(xiàn)框圖以及用來產(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)廣泛的應用在通信、控制、測量等各個領域。在很多地方，如測試測量領域，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，使之很難達到所需的精度，給系統(tǒng)的調(diào)試及軟件設計帶來諸多不便。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)電壓達到125μV，為精確地輸出數(shù)據(jù)值電壓及其相應波形提供了方便的硬件環(huán)境。本設計具有輸出精確，控制靈活方便等特點。
1 系統(tǒng)設計
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）來擴充DSP的外部數(shù)據(jù)存儲空間。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)動能力，并用來隔斷器件間的干擾。DSP與DAC之間的邏輯控制采用CPLD實現(xiàn)，這樣可以方便系統(tǒng)的設計與調(diào)試，本文中采用的CPLD為Altera公司的EPM7064SLC84-10。
整個系統(tǒng)的方框圖如圖1所示。
2 器件簡介
本系統(tǒng)所采用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為AD7846，它是美國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-兩個參考電平輸入端以及一個片內(nèi)放大器。標準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）。當然，改變VREF+VREF-兩個參考電平輸入端的電平，也可以改變其輸出的動態(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的動態(tài)范圍設置為±4.096V。
AD7846采用分段式結(jié)構(gòu)。DAC鎖存器的高4位選通16個電阻串中的一段，段的兩端接有運放作為緩沖，運放的輸出反饋至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，兩個緩沖運放間輸入失調(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用來控制對I/O鎖存器的讀寫，LDAC信號用于多DAC系統(tǒng)中同步更新多片DAC數(shù)據(jù)，CLR用于將DAC的輸出復位至0V。
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