ЦАП

ЦАП построен на 14-разрядной микросхеме AD7836 компании Analog Devices и имеет четыре независимых выходных канала с разрешением 14 бит. У каждого из четырёх каналов есть независимые линии выхода по напряжению и по току (при необходимости обе можно использовать одновременно).

У каждого канала два выхода: один по напряжению и один по току. Выходы по напряжению имеют диапазон ±10V (максимальная нагрузка 20mA). Если записать в канал ЦАП все единицы (все 14), на выходе по напряжению появится максимальный положительный уровень (номинально +10V), а если записать все нули - максимальный отрицательный уровень (номинально -10V). Запись «среднего» двоичного значения «10000000000000» (единица и тринадцать нулей) даёт на выходе 0V. Разумеется, это объяснение идеализировано: неизбежные ошибки преобразования в нём не учитываются.

Диапазон выходного тока на выходе по току составляет 0~20mA. Для работы выходов по току требуется внешний источник питания 4V~15V. Запись в канал ЦАП всех единиц даёт максимальный выходной ток. Запись среднего значения («10000000000000») даёт нулевой ток. Любое меньшее значение также даёт нулевой ток. Поэтому реальное разрешение выхода по току составляет не 14, а 13 бит.

ЦАП полностью гальванически изолирован от остальной схемы IB1004 + SB1004: питание секции ЦАП вырабатывается изолированным импульсным источником питания, а во всех линиях управления установлены оптопары.

Выходы ЦАП

Все линии ЦАП выведены на девятиконтактную клеммную колодку №3:

Управление ЦАП

ЦАП управляется четырьмя линиями модуля EM1000 (он установлен на сетевой плате NB10x0). В таблице ниже «выход» означает выход EM1000, а «вход» - вход EM1000:

*Линия GPIO, настроенная как вход (состояние по умолчанию)

Цикл управления ЦАП состоит из следующих шагов. Сначала в схему ЦАП последовательно тактируется 16-разрядное слово данных. Биты 15 и 14 слова выбирают выходной канал, а остальные 14 бит несут нужное выходное значение. Слово передаётся старшим битом вперёд.

Для передачи слова данных в ЦАП используются две линии - CLOCK и DATA. В неактивном состоянии на линии CLOCK держится LOW. Каждая транзакция записи состоит из 16 тактовых импульсов. При каждом переходе линии CLOCK из LOW в HIGH состояние линии DATA фиксируется в ЦАП. Процесс показан ниже.

Когда все 16 бит записаны, отрицательный импульс на линии WR устанавливает новые данные, и на выходах соответствующего канала ЦАП появляется новое аналоговое значение (при условии, что на линии EN уровень LOW).

Линия EN разрешает аналоговые выходы ЦАП. При включении питания система внутренне подтягивает линию EN к HIGH. Это отключает ЦАП и обеспечивает на его выходах 0V (0mA). Перевод линии EN в LOW включает ЦАП. До этого приложению следует записать нужное значение в каждый канал ЦАП. Иначе после перевода EN в LOW уровни выходного напряжения (тока) будут неопределёнными.

Помните, что все четыре линии управления EM1000 необходимо настроить как выходы.

Ограничения скорости тактирования

ЦАП электрически изолирован от остальной части устройства, поэтому на всех линиях интерфейса установлены оптопары. Оптопары - сравнительно медленные приборы, что ограничивает частоту переключения линии CLOCK. Минимальный период тактового сигнала составляет 200µs. Каждый из двух полупериодов должен длиться не менее 100µs. Минимальная ширина импульса на линии WR также равна 100µs. Значит, новое значение выводится в ЦАП за 200µS * 16 + 100 = 3.3ms.