基于Multibus總線的隔離AD／DA模塊設(shè)計

摘要：AD／DA模塊通過Multibus總線與主機通訊，通過AD接口采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過控制軟件處理，輸出模擬量驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。本文簡要介紹了AD／DA模塊的設(shè)計原理和實現(xiàn)方法，并對一些關(guān)鍵技術(shù)進行介紹。
關(guān)鍵詞：AD／DA模塊；隔離；Multibus

0 引言
在軍事控制領(lǐng)域，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和伺服控制功能，經(jīng)常會使用到AD／DA模塊。
AD／DA模塊通過Multibus總線與主機通訊，通過AD接口采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過控制軟件處理，輸出模擬量驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。從而實現(xiàn)一個閉環(huán)的控制。另外通過對控制軟件的修改，此模塊還可以單獨實現(xiàn)AD或者DA功能。
本設(shè)計中AD／DA模塊具備以下功能：
(1)提供32路16位A／D，輸入信號范圍4～20mA；
(2)提供2路16位D／A，輸出信號范圍4～20mA；
(3)精度：板內(nèi)A／D-D／A自閉閉測度，誤差不大于0．025％；信號源經(jīng)過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芯片來實現(xiàn)。

1 設(shè)計原理
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)過多路選擇器MAX306進入由LF156搭成的高阻、低漂放大器。然后進入隔離運放ISO120P，對信號進行隔離。隔離后的電壓信號經(jīng)過調(diào)整后送／入ADS7821進行A／D轉(zhuǎn)換。
數(shù)字量經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換芯片DAC715轉(zhuǎn)換后，得到模擬量。模擬量經(jīng)過隔離運放ISO120P進行隔離。隔離后的電壓經(jīng)過電壓電流變換器XTR110得到4～20mA的電流調(diào)整后輸出。
對于A／D、D／A的譯碼控制信號，總線收發(fā)器、應(yīng)答信號等由一個高性能的EPLD芯片完成。CPLD內(nèi)部主要實現(xiàn)組合邏輯功能，將輸入的控制信號譯碼，然后輸出給AD、DA等功能芯片使用。另外兩個DC／DC模塊，分別對隔離前后的運放等器件提供電源。