【導(dǎo)讀】本文講解了如何使用USB 接口芯片實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制D/A 轉(zhuǎn)換輸出模擬電壓。D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成為模擬信號(hào)，可以利用成熟的數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制，應(yīng)用非常廣泛。熟練掌握這種方法以后對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作十分有用。
在控制系統(tǒng)中經(jīng)常用到一些模擬信號(hào)，通常使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出所需的模擬信號(hào)。計(jì)算機(jī)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器需要借助外部總線(xiàn)接口，USB 接口是常用的外部總線(xiàn)接口，用來(lái)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器非常便捷。以典型的USB 接口芯片和D/A 轉(zhuǎn)換器芯片為例，詳細(xì)說(shuō)明了基于USB接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法。
本系統(tǒng)采用USB 控制芯片PDIUSBD12 和D/A 轉(zhuǎn)換器AD558 來(lái)實(shí)現(xiàn)DAC 控制。計(jì)算機(jī)可以通過(guò)USB 接口控制AD558 輸出所需的各種模擬信號(hào)。由于計(jì)算機(jī)的USB 接口具有向外供電的功能，因此這里采用USB 接口的電源為PDIUSBD12 芯片供電。USB 接口部分的電路原理圖如圖1所示。
圖 USB接口部分電路原理圖
AD558 的數(shù)據(jù)總線(xiàn)連接到PDIUSBD12.AD558 工作于0~+10V 模擬電壓輸出模式。電容C9 和C10 用于改善輸出波形。AD558 采用單一的12V 供電，不需要外接基準(zhǔn)電壓源。數(shù)模轉(zhuǎn)換部分的電路原理圖如圖3 所示。
圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分電路原理圖
USB 接口中的D+和D-用于高速的USB 數(shù)據(jù)傳輸，因此這兩根信號(hào)線(xiàn)直接影響USB接口電路的穩(wěn)定性，在印制電路板布線(xiàn)的時(shí)候需要仔細(xì)布置。D+和D-的走線(xiàn)應(yīng)盡可能短且相等，并且合理設(shè)置D+和D-的導(dǎo)線(xiàn)寬度和間距。D+和D-之間的差分阻抗應(yīng)該為90W±10%.保證在D+和D-信號(hào)的下面是完整的GND 層。中間斷開(kāi)的GND 層將導(dǎo)致差分阻抗不匹配，并增加信號(hào)的干擾。
