USB接口的数模转换系统设计解析

USB接口的数模转换系统设计解析

0 引言

USB接口作为微处理器常用的外部总线接口，目前已经得到了广泛的应用，采用USB接口减少了开发的时间、风险以及费用，从而用最快捷的方法实现最经济的解决方案。

1 USB接口芯片PDIUSBD12简介

·符合USB1.1规范；

·完全自治的直接内存存取（DMA）操作；

·集成320字节多结构FIFO存储器；

·在批量模式和同步模式下均可实现1MB/s的数据传输速率；

·具有良好EMI特性的总线供电能力；

·可通过软件控制与USB的连接；

·高于8kV的在片静电防护电路；

所有这些特性都为系统显着节约了成本，同时使USB功能在外设上的应用变得容易。低功耗使它可以应用于通过总线供电的外设。

2 D/A转换芯片AD558简介

D/A转换所采用的基本方法是将数字量转化成二进制数据。其每一位产生一个相应的电压或者电流，而这个电压或者电流的大小正比于相应的二进制位的权。最后将这些电压或者电流相加并输出。

一般来说，并行D/A转换器的数字-模拟转换速度要比串行D/A转换器要高。并行D/A转换器转换速度快的原因是在数字量的输入端，各个数字位是同时输入到转换器相应的端口的。整个器件的转换时间取决于电源电压的建立时间和各个权位的求和时间。而这些时间一般都很短，一般可以达到纳秒或微秒量级。因此，对于速度要求比较高的场合，应该优先选用并行D/A转换器。

在D/A转换器中，数字量的位数也反映了D/A转换器的分辨率，即输入数字量发生单位数字的变化时，对应的模拟量输出值的改变。对于8位电压型D/A转换器，输入数字量发生单位变化时，模拟量输出的改变为V/255，其中V为电压输出的满量程。

AD558的主要性能指标如下：

·8位并行接口；

·电压的输出范围0~+10V;

·相对精度±（1/2）最低有效位；

·输出转换建立时间1 s;

·使用单一电源供电，电源电压范围+4.5~+16.5V;

·内部具有基准电压源，无须外接基准源；

·内部集成有数据锁存器；

·75mW低功耗。

本系统采用USB控制芯片PDIUSBD12和D/A转换器AD558来实现DAC控制。计算机可以通过USB接口控制AD558输出所需的各种模拟信号。由于计算机的USB接口具有向外供电的功能，因此这里采用USB接口的电源为PDIUSBD12芯片供电。

USB接口部分的电路原理图如图2所示。

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