双路12位数模转换器AD7237A的结构、功能特点和应用分析
1. 引言
ad7237a是美国ad公司推出的一种lc2mos型双路12位数模转换器。它具有高速、低功耗、宽工作电压等特点，在工业上得到了广泛应用。本文简要地介绍了ad7237a的基本结构和引脚功能。然后，详细地阐述了它在计算机接口扩展卡设计中的应用方法。
2. ad7237a的基本结构及引脚功能
ad7237a是一种完全的双路12位电压输出数模转换器，带有输出放大器和内置参考电压源。并具有下列主要特点：
●高速：典型数据建立时间为30ns；
●低功耗：在单极输出的情况下，典型功耗为165mw；
●工作电压为：12～15v；
●（8＋4）位数据锁存结构。
ad7237a是工业型ad7237的改进型，与ad7237的主要区别在于：ad7237a的工作电压范围广（12v～15v），转换速度快，抗vdd电压干扰性能好（vdd的波动范围为±10％）。
图1为ad7237a的基本结构框图。ad7237a主要包括四个部分：参考电压源，控制逻辑电路，a路数模转换器和b路数模转换器。片内集成有参考电压源供用户使用，当工作电源电压达到12v时，即使工作电源电压波动±10％，在第2脚ref out仍输出标准5v电源，。控制逻辑电路有5个控制信号：cs、wr、a1、a0、ldac，用来控制ad7237a完成各种功能，a路数模转换器由参考电压输入电路、两级数据锁存器、电阻网络和输出放大器组成，b路数模转换器和a路完全一样。
ad7237a的引脚功能如表1所列。
3. ad7237a在计算机扩展卡设计中的应用
由于ad7237a转换速度快（30ns）、功耗低、精度高、双路等特点，使其在工业设计中得到广泛的应用。根据ad7237a的这些特点和其它的具体要求，本文作者试着把它应用到计算机扩展卡电路中，取得了很好的效果。图2是接口扩展卡数模转换部分的电路图，该卡是插isa槽（也称at槽）的。
在图2中，ad7237a的片选信号cs和数据存信号ldac来自gal16v8的输出引脚f0和f1。由于计算机主板上只有地址0x0000－0x03ff供i/o口使用，所以只须将a2～a9输入到gal16v8，a0和a1直接输入到ad7237a中。ad7237a的其它输入信号，如数据线db0～db7，写信号wr，电源vdd、vss，地线dgnd和agnd均来自计算机主板。因为要求a路和b路均为双极性输出，引脚ref ina、rofsa、ref inb、rofsb都与引脚ref out相连。然后，vouta和voutb分别送到两个运算放大器，使电压放大两倍达到－10v～＋10v。图中的跟随器是为提高输出阻抗而设计的。
电路的正常工作依赖于正确的工作时序。图3是gal16v8的工作时序图，当a2～a9有效时，g0和g1延迟td（3ns《td《25ns）输出。如图4所示，主机时钟信号的周期为t（t=t1=210ns），占空比是30％，高电平为70ns（t3=70ns）。由于gal16v8的延时，所以t8=td。要使ad7237a正常工作，除了一般要求外，另外还必须保证以下几点：
●写脉冲的宽度twr≥100ns；
●从数据有效到wr信号建立的时间tdset》80ns；
●从数据有效到wr信号保持的时间tdhold》10ns；
●锁存ldac脉冲的宽度tload》100ns。
而在图4中，16ns《t2《128ns，t4》10ns，10ns《t5《35ns，10ns《t6《35ns，t7》360ns，3ns《t8《25ns，因此，以上所有的时序要求均能满足。
可将该计算机接口扩展卡用于两台交流电动机的协调控制系统中，其控制系统由一台pc机（pc－486或pc－586）、两套交流伺服系统、两台交流电动机及两个电编码器等组成，如图5所示，计算机通过接口插卡检测光电编码器的信号，然后，再通过接口插卡去控制交流伺服系统驱动伺服电动机，pc机可实现各种控制算法，使两台交流电动机协调运行。ad7237a在该系统中的作用是接收计算机的两路数字量，把它们转换成模拟量，并分别送到两套交流伺服系统的模拟量接口中。
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ad7237a是美国ad公司推出的一种lc2mos型双路12位数模转换器。它具有高速、低功耗、宽工作电压等特点，在工业上得到了广泛应用。本文简要地介绍了ad7237a的基本结构和引脚功能。然后，详细地阐述了它在计算机接口扩展卡设计中的应用方法。
2. ad7237a的基本结构及引脚功能
ad7237a是一种完全的双路12位电压输出数模转换器，带有输出放大器和内置参考电压源。并具有下列主要特点：
●高速：典型数据建立时间为30ns；
●低功耗：在单极输出的情况下，典型功耗为165mw；
●工作电压为：12～15v；
●（8＋4）位数据锁存结构。
ad7237a是工业型ad7237的改进型，与ad7237的主要区别在于：ad7237a的工作电压范围广（12v～15v），转换速度快，抗vdd电压干扰性能好（vdd的波动范围为±10％）。
图1为ad7237a的基本结构框图。ad7237a主要包括四个部分：参考电压源，控制逻辑电路，a路数模转换器和b路数模转换器。片内集成有参考电压源供用户使用，当工作电源电压达到12v时，即使工作电源电压波动±10％，在第2脚ref out仍输出标准5v电源，。控制逻辑电路有5个控制信号：cs、wr、a1、a0、ldac，用来控制ad7237a完成各种功能，a路数模转换器由参考电压输入电路、两级数据锁存器、电阻网络和输出放大器组成，b路数模转换器和a路完全一样。
ad7237a的引脚功能如表1所列。
3. ad7237a在计算机扩展卡设计中的应用
由于ad7237a转换速度快（30ns）、功耗低、精度高、双路等特点，使其在工业设计中得到广泛的应用。根据ad7237a的这些特点和其它的具体要求，本文作者试着把它应用到计算机扩展卡电路中，取得了很好的效果。图2是接口扩展卡数模转换部分的电路图，该卡是插isa槽（也称at槽）的。
在图2中，ad7237a的片选信号cs和数据存信号ldac来自gal16v8的输出引脚f0和f1。由于计算机主板上只有地址0x0000－0x03ff供i/o口使用，所以只须将a2～a9输入到gal16v8，a0和a1直接输入到ad7237a中。ad7237a的其它输入信号，如数据线db0～db7，写信号wr，电源vdd、vss，地线dgnd和agnd均来自计算机主板。因为要求a路和b路均为双极性输出，引脚ref ina、rofsa、ref inb、rofsb都与引脚ref out相连。然后，vouta和voutb分别送到两个运算放大器，使电压放大两倍达到－10v～＋10v。图中的跟随器是为提高输出阻抗而设计的。
电路的正常工作依赖于正确的工作时序。图3是gal16v8的工作时序图，当a2～a9有效时，g0和g1延迟td（3ns《td《25ns）输出。如图4所示，主机时钟信号的周期为t（t=t1=210ns），占空比是30％，高电平为70ns（t3=70ns）。由于gal16v8的延时，所以t8=td。要使ad7237a正常工作，除了一般要求外，另外还必须保证以下几点：
●写脉冲的宽度twr≥100ns；
●从数据有效到wr信号建立的时间tdset》80ns；
●从数据有效到wr信号保持的时间tdhold》10ns；
●锁存ldac脉冲的宽度tload》100ns。
而在图4中，16ns《t2《128ns，t4》10ns，10ns《t5《35ns，10ns《t6《35ns，t7》360ns，3ns《t8《25ns，因此，以上所有的时序要求均能满足。
可将该计算机接口扩展卡用于两台交流电动机的协调控制系统中，其控制系统由一台pc机（pc－486或pc－586）、两套交流伺服系统、两台交流电动机及两个电编码器等组成，如图5所示，计算机通过接口插卡检测光电编码器的信号，然后，再通过接口插卡去控制交流伺服系统驱动伺服电动机，pc机可实现各种控制算法，使两台交流电动机协调运行。ad7237a在该系统中的作用是接收计算机的两路数字量，把它们转换成模拟量，并分别送到两套交流伺服系统的模拟量接口中。
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