基于Multibus总线的隔离AD／DA模块设计

摘要：AD／DA模块通过Multibus总线与主机通讯，通过AD接口采集数据，经过控制软件处理，输出模拟量驱动执行机构。本文简要介绍了AD／DA模块的设计原理和实现方法，并对一些关键技术进行介绍。
关键词：AD／DA模块；隔离；Multibus

0 引言
在军事控制领域，为了实现数据采集和伺服控制功能，经常会使用到AD／DA模块。
AD／DA模块通过Multibus总线与主机通讯，通过AD接口采集数据，经过控制软件处理，输出模拟量驱动执行机构。从而实现一个闭环的控制。另外通过对控制软件的修改，此模块还可以单独实现AD或者DA功能。
本设计中AD／DA模块具备以下功能：
(1)提供32路16位A／D，输入信号范围4～20mA；
(2)提供2路16位D／A，输出信号范围4～20mA；
(3)精度：板内A／D-D／A自闭闭测度，误差不大于0．025％；信号源经过30m电缆传送AD／DA模块，最大误差≤2‰；
(4)AD／DA转换芯片分别选用BB公司的ADS7821、DAC715；
(5)接口控制部分使用ALTERA公司的EPF10K20R1240芯片来实现。

1 设计原理
如图1硬件功能框图所示，本模块采用ALTERA公司EPF10K20R1240高性能FPGA芯片与Multibus总线连接。

4～20mA的模拟电流量串上250Ω的精密电阻，转换成1～5V的电压量。电压量经过多路选择器MAX306进入由LF156搭成的高阻、低漂放大器。然后进入隔离运放ISO120P，对信号进行隔离。隔离后的电压信号经过调整后送／入ADS7821进行A／D转换。
数字量经过D／A转换芯片DAC715转换后，得到模拟量。模拟量经过隔离运放ISO120P进行隔离。隔离后的电压经过电压电流变换器XTR110得到4～20mA的电流调整后输出。
对于A／D、D／A的译码控制信号，总线收发器、应答信号等由一个高性能的EPLD芯片完成。CPLD内部主要实现组合逻辑功能，将输入的控制信号译码，然后输出给AD、DA等功能芯片使用。另外两个DC／DC模块，分别对隔离前后的运放等器件提供电源。