六通道全隔離十二位數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001 ]本發(fā)明涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，具體涉及一種CBC-DAC-726數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。
【背景技術(shù)】
:
[0002]目前工控領(lǐng)域里使用的多通道數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡采用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片一般都是數(shù)據(jù)并行寫(xiě)入，輸入輸出沒(méi)有隔離，在現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力差，如果輸入輸出全隔離，高速光藕芯片太多，成本太高。本板卡每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換通道的數(shù)據(jù)獨(dú)立地并入串出，以最少的高速光藕芯片實(shí)現(xiàn)輸入輸出全隔離，有效地成本降低，增加了可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，輸入、輸出全部采用光電隔離，有效地抑制外界信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]六通道全隔離十二位數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡，其特征在于:
[0006]該板卡采用XILINX XC95216PQ160 CPLD可編程邏輯器件，片選譯碼、邏輯運(yùn)算全部編程在芯片內(nèi)。來(lái)自計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的地址線、數(shù)據(jù)線及控制線接入CPLD，地址線A4?9經(jīng)譯碼選通板卡，分別向每個(gè)通道寫(xiě)入12位數(shù)據(jù)并鎖存至并入串出移位寄存器，通過(guò)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制數(shù)據(jù)先低位后高位順序移出，每個(gè)移位脈沖的上升沿移出一位數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)及按時(shí)序產(chǎn)生的控制邏輯信號(hào)經(jīng)HCPL-2630高速光藕隔離后一起進(jìn)入TI DAC7611U D/A芯片相應(yīng)引腳，數(shù)據(jù)O?4095對(duì)應(yīng)0.000?4.095V，由TI LF444放大器轉(zhuǎn)換為O?5V或4?2 OmA輸出信號(hào)。
[0007]本板卡控制部分的DC5V工作電源由計(jì)算機(jī)內(nèi)部提供；外圍電路由隔離電源提供DC5V 和 DC±15V;
[0008]來(lái)自計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)、地址、控制線經(jīng)總線插槽接入該板卡，所有的片選譯碼、邏輯控制和算法由XILINX XC95216—PQ160 CPLD芯片內(nèi)部軟件控制，在外部時(shí)鐘的作用下按時(shí)序分級(jí)控制，運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的軟件訪問(wèn)和控制某個(gè)通道或數(shù)字量位，通過(guò)地址譯碼選擇相應(yīng)的通道號(hào)，由U2 74LS245M雙向緩沖器進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)；
[0009]每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換通道是獨(dú)立的，電路結(jié)構(gòu)、工作方式都是相同的，首先向該通道的12位寄存器寫(xiě)入12位數(shù)據(jù)，由時(shí)鐘信號(hào)CLK觸發(fā)12位移位寄存器，由12進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制移位的次數(shù)，控制DAC7611U的CS、LD、CLK、SDI信號(hào)由HCPL-2630高速光藕隔離輸出；
[0010]同時(shí)使DAC7611U的片選信號(hào)CS變低電平，12位數(shù)據(jù)移位結(jié)束后，DAC7611U的片選信號(hào)CS變高電平，再觸發(fā)DAC7611U的數(shù)據(jù)裝載信號(hào)LD變低電平，下個(gè)時(shí)鐘周期CLK的上升沿信號(hào)復(fù)位為高電平，同時(shí)模擬量信號(hào)輸出，DAC761 IU及控制電路恢復(fù)到初始工作狀態(tài)，等待下次數(shù)模轉(zhuǎn)換;DAC761IU輸出DCO-4.095V，經(jīng)LF444M放大器同相放大DC0-10V或疊加偏置電路輸出DC2-10V;
[0011]偏置電路由基準(zhǔn)參考電壓源REF02EP提供精密DC5V電壓源，分壓電路R1、W2、R2，調(diào)整電位器W2使0P07運(yùn)算放大器輸出1.024V;
[0012]DAC7611U輸出的電壓信號(hào)經(jīng)放大器LF444M放大電路；
[0013]這級(jí)放大器輸出的電壓信號(hào)，經(jīng)后級(jí)的電流源電路轉(zhuǎn)換為DC0-20mA或4—20mA由9013三極管擴(kuò)流輸出。
[0014]本電路的輸入輸出全部采用光藕隔離，電源也是隔離供電，使得整個(gè)板卡具有很強(qiáng)的抗干擾能力，全部原器件采用SMD貼片工藝，最大限度的抑制噪聲。
[0015]該板卡結(jié)構(gòu)緊湊，輸入、輸出全部采用光電隔離，有效地抑制外界信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾。
【附圖說(shuō)明】
:
[0016]圖1為本發(fā)明的控制部分示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的光藕隔離輸出示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的偏置電路不意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的DAC7611U輸出的電壓信號(hào)經(jīng)放大器LF444M放大電路；
[0020]圖5為本發(fā)明的后級(jí)的電流源電路轉(zhuǎn)換示意圖；
[0021 ]圖6為本發(fā)明的數(shù)字量輸入示意圖；
[0022]圖7為本發(fā)明的原理不意圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0023]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0024]如圖7:六通道全隔離十二位數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡，
[0025]該板卡采用XILINX XC95216PQ160 CPLD可編程邏輯器件，片選譯碼、邏輯運(yùn)算全部編程在芯片內(nèi)。來(lái)自計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的地址線、數(shù)據(jù)線及控制線接入CPLD，地址線A4?9經(jīng)譯碼選通板卡，分別向每個(gè)通道寫(xiě)入12位數(shù)據(jù)并鎖存至并入串出移位寄存器，通過(guò)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制數(shù)據(jù)先低位后高位順序移出，每個(gè)移位脈沖的上升沿移出一位數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)及按時(shí)序產(chǎn)生的控制邏輯信號(hào)經(jīng)HCPL-2630高速光藕隔離后一起進(jìn)入TI DAC7611U D/A芯片相應(yīng)引腳，數(shù)據(jù)O?4095對(duì)應(yīng)0.000?4.095V，由TI LF444放大器轉(zhuǎn)換為O?5V或4?2 OmA輸出信號(hào)。
[0026]本板卡控制部分的DC5V工作電源由計(jì)算機(jī)內(nèi)部提供；外圍電路由隔離電源提供DC5V和DC ± 15V，如圖1所示，；
[0027]來(lái)自計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)、地址、控制線經(jīng)總線插槽接入該板卡，所有的片選譯碼、邏輯控制和算法由XILINX XC95216—PQ160 CPLD芯片內(nèi)部軟件控制，在外部時(shí)鐘的作用下按時(shí)序分級(jí)控制，運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的軟件訪問(wèn)和控制某個(gè)通道或數(shù)字量位，通過(guò)地址譯碼選擇相應(yīng)的通道號(hào)，由U2 74LS245M雙向緩沖器進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)；
[0028]每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換通道是獨(dú)立的，電路結(jié)構(gòu)、工作方式都是相同的，首先向該通道的12位寄存器寫(xiě)入12位數(shù)據(jù)，由時(shí)鐘信號(hào)CLK觸發(fā)12位移位寄存器，由12進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制移位的次數(shù)，控制DAC7611U的CS、LD、CLK、SDI信號(hào)由HCPL-2630高速光藕隔離輸出，如圖2所示；
[0029]同時(shí)使DAC7611U的片選信號(hào)CS變低電平，12位數(shù)據(jù)移位結(jié)束后，DAC7611U的片選信號(hào)CS變高電平，再觸發(fā)DAC7611U的數(shù)據(jù)裝載信號(hào)LD變低電平，下個(gè)時(shí)鐘周期CLK的上升沿信號(hào)復(fù)位為高電平，同時(shí)模擬量信號(hào)輸出，DAC761 IU及控制電路恢復(fù)到初始工作狀態(tài)，等待下次數(shù)模轉(zhuǎn)換;DAC761IU輸出DCO-4.095V，經(jīng)LF444M放大器同相放大DCO-1OV或疊加偏置電路輸出DC2-10V;
[0030]偏置電路由基準(zhǔn)參考電壓源REF02EP提供精密DC5V電壓源，分壓電路R1、W2、R2，調(diào)整電位器W2使0P07運(yùn)算放大器輸出1.024V，如圖3所示；
[0031]DAC7611U輸出的電壓信號(hào)經(jīng)放大器LF444M放大電路，如圖4;
[0032]這級(jí)放大器輸出的電壓信號(hào)，經(jīng)后級(jí)的電流源電路轉(zhuǎn)換為DC0-20mA或4—20mA由9013三極管擴(kuò)流輸出，如圖5。
[0033]本電路的輸入輸出全部采用光藕隔離，電源也是隔離供電，使得整個(gè)板卡具有很強(qiáng)的抗干擾能力，全部原器件采用SMD貼片工藝，最大限度的抑制噪聲，如圖6。
[0034]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.六通道全隔離十二位數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡，其特征在于: 該板卡采用XILINX XC95216PQ160 CPLD可編程邏輯器件，片選譯碼、邏輯運(yùn)算全部編程在芯片內(nèi)。來(lái)自計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的地址線、數(shù)據(jù)線及控制線接入CPLD，地址線A4?9經(jīng)譯碼選通板卡，分別向每個(gè)通道寫(xiě)入12位數(shù)據(jù)并鎖存至并入串出移位寄存器，通過(guò)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制數(shù)據(jù)先低位后高位順序移出，每個(gè)移位脈沖的上升沿移出一位數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)及按時(shí)序產(chǎn)生的控制邏輯信號(hào)經(jīng)HCPL-2630高速光藕隔離后一起進(jìn)入TI DAC7611U D/A芯片相應(yīng)引腳，數(shù)據(jù)O?4095對(duì)應(yīng)0.0OO?4.095V，由TI LF444放大器轉(zhuǎn)換為O?5V或4?20mA輸出信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的六通道全隔離十二位數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡，其特征在于:本板卡控制部分的DC5V工作電源由計(jì)算機(jī)內(nèi)部提供;外圍電路由隔離電源提供DC5V和DC ± 15V; 來(lái)自計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)、地址、控制線經(jīng)總線插槽接入該板卡，所有的片選譯碼、邏輯控制和算法由XILINX XC95216—PQ160 CPLD芯片內(nèi)部軟件控制，在外部時(shí)鐘的作用下按時(shí)序分級(jí)控制，運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的軟件訪問(wèn)和控制某個(gè)通道或數(shù)字量位，通過(guò)地址譯碼選擇相應(yīng)的通道號(hào)，由U2 74LS245M雙向緩沖器進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)； 每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換通道是獨(dú)立的，電路結(jié)構(gòu)、工作方式都是相同的，首先向該通道的12位寄存器寫(xiě)入12位數(shù)據(jù)，由時(shí)鐘信號(hào)CLK觸發(fā)12位移位寄存器，由12進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制移位的次數(shù)，控制DAC7611U的CS、LD、CLK、SDI信號(hào)由HCPL-2630高速光藕隔離輸出； 同時(shí)使DAC7611U的片選信號(hào)CS變低電平，12位數(shù)據(jù)移位結(jié)束后，DAC7611U的片選信號(hào)CS變高電平，再觸發(fā)DAC761IU的數(shù)據(jù)裝載信號(hào)LD變低電平，下個(gè)時(shí)鐘周期CLK的上升沿信號(hào)復(fù)位為高電平，同時(shí)模擬量信號(hào)輸出，DAC761IU及控制電路恢復(fù)到初始工作狀態(tài)，等待下次數(shù)模轉(zhuǎn)換;DAC7611U輸出DC0-4.095V，經(jīng)LF444M放大器同相放大DC0-10V或疊加偏置電路輸出DC2-10V; 偏置電路由基準(zhǔn)參考電壓源RER)2EP提供精密DC5V電壓源，分壓電路Rl、W2、R2，調(diào)整電位器W2使0P07運(yùn)算放大器輸出1.024V; DAC761IU輸出的電壓信號(hào)經(jīng)放大器LF444M放大電路； 這級(jí)放大器輸出的電壓信號(hào)，經(jīng)后級(jí)的電流源電路轉(zhuǎn)換為DC0-20mA或4—20mA由9013三極管擴(kuò)流輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的六通道全隔離十二位數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡，其特征在于:本電路的輸入輸出全部采用光藕隔離，電源也是隔離供電;全部元器件采用SMD貼片工藝。
【專利摘要】六通道全隔離十二位數(shù)模轉(zhuǎn)換板卡，該板卡采用XILINX？XC95216PQ160？CPLD可編程邏輯器件，片選譯碼、邏輯運(yùn)算全部編程在芯片內(nèi)。來(lái)自計(jì)算機(jī)內(nèi)部總線的地址線、數(shù)據(jù)線及控制線接入CPLD，地址線A4～9經(jīng)譯碼選通板卡，分別向每個(gè)通道寫(xiě)入12位數(shù)據(jù)并鎖存至并入串出移位寄存器，通過(guò)12進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制數(shù)據(jù)先低位后高位順序移出，每個(gè)移位脈沖的上升沿移出一位數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)及按時(shí)序產(chǎn)生的控制邏輯信號(hào)經(jīng)HCPL-2630高速光藕隔離后一起進(jìn)入TI？DAC7611U？D/A芯片相應(yīng)引腳，數(shù)據(jù)0～4095對(duì)應(yīng)0.000～4.095V，由TILF444放大器轉(zhuǎn)換為0～5V或4～20mA輸出信號(hào)。該板卡結(jié)構(gòu)緊湊，輸入、輸出全部采用光電隔離，有效地抑制外界信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的干擾。
【IPC分類】H03M1/66
【公開(kāi)號(hào)】CN105591652
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510970274
【發(fā)明人】周多道, 胡孝華, 溫新富, 章道軍
【申請(qǐng)人】滁州市博創(chuàng)電氣有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日