基于Multibus總線的隔離AD／DA模塊設(shè)計(jì)

摘要：AD／DA模塊通過(guò)Multibus總線與主機(jī)通訊，通過(guò)AD接口采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)控制軟件處理，輸出模擬量驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文簡(jiǎn)要介紹了AD／DA模塊的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞：AD／DA模塊；隔離；Multibus

0 引言
在軍事控制領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和伺服控制功能，經(jīng)常會(huì)使用到AD／DA模塊。
AD／DA模塊通過(guò)Multibus總線與主機(jī)通訊，通過(guò)AD接口采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)控制軟件處理，輸出模擬量驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)閉環(huán)的控制。另外通過(guò)對(duì)控制軟件的修改，此模塊還可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)AD或者DA功能。
本設(shè)計(jì)中AD／DA模塊具備以下功能：
(1)提供32路16位A／D，輸入信號(hào)范圍4～20mA；
(2)提供2路16位D／A，輸出信號(hào)范圍4～20mA；
(3)精度：板內(nèi)A／D-D／A自閉閉測(cè)度，誤差不大于0．025％；信號(hào)源經(jīng)過(guò)30m電纜傳送AD／DA模塊，最大誤差≤2‰；
(4)AD／DA轉(zhuǎn)換芯片分別選用BB公司的ADS7821、DAC715；
(5)接口控制部分使用ALTERA公司的EPF10K20R1240芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 設(shè)計(jì)原理
如圖1硬件功能框圖所示，本模塊采用ALTERA公司EPF10K20R1240高性能FPGA芯片與Multibus總線連接。

4～20mA的模擬電流量串上250Ω的精密電阻，轉(zhuǎn)換成1～5V的電壓量。電壓量經(jīng)過(guò)多路選擇器MAX306進(jìn)入由LF156搭成的高阻、低漂放大器。然后進(jìn)入隔離運(yùn)放ISO120P，對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離。隔離后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)整后送／入ADS7821進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。
數(shù)字量經(jīng)過(guò)D／A轉(zhuǎn)換芯片DAC715轉(zhuǎn)換后，得到模擬量。模擬量經(jīng)過(guò)隔離運(yùn)放ISO120P進(jìn)行隔離。隔離后的電壓經(jīng)過(guò)電壓電流變換器XTR110得到4～20mA的電流調(diào)整后輸出。
對(duì)于A／D、D／A的譯碼控制信號(hào)，總線收發(fā)器、應(yīng)答信號(hào)等由一個(gè)高性能的EPLD芯片完成。CPLD內(nèi)部主要實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能，將輸入的控制信號(hào)譯碼，然后輸出給AD、DA等功能芯片使用。另外兩個(gè)DC／DC模塊，分別對(duì)隔離前后的運(yùn)放等器件提供電源。