32通道16位D/A转换器MAX5631的原理及应用
摘要：介绍了美国MAXIM公司的32通道16位D/A转换器MAX5631的基本功能，详细讨论了它的三种工作模式及工作时序，给出了MAX5631与AT89C51单片机的一种串行接口连接方法，同时给出了它们相应的软件程序。关键词：MAX5631 D/A转换AT89C51 串行接口
MAX5631是美国MAXIM公司生产的一种32通道高速度采样保持D/A转换器。它内含一个16位DAC、一个带内部时钟的时序控制器、一个片内RAM以及32路采样保持放大器。其中DAC电路由两部分组成。在16位DAC中，高4位可通过15个同值电阻组成的权电阻网络来完成相应的转换，其余位的转换则由一个12位R-2R梯形网络来完成。其32路带缓冲的采样保持电路通过内部保持电容来使输出压降维持在每秒1mV的范围内，且不需要配置外部增益和偏置电路。
MAX5631能提供最大200μV的分辨率和0.015%FSR的高精度转换，其输出电压范围为-4.5V~9.2V，并具有工作温度范围以及串行接口灵活等特点，适用地处理大量模拟数据输出的场合。
1 引脚说明
图1所示是MAX5631的引脚列图。该器件共有64个引脚，大致可分成以下几类：
（1）电源类：其中第4脚为D/A数模转换器的+5V供电电源。第9脚为+5V逻辑电源，第14脚为+5V采样保持电路。16、32、46脚为负电源，17、39、48脚为正电源。13脚为数字地，15、25、40、55、62脚为模拟地，63脚为电压参考输入。
（2）控制类：其中第5脚RST为复位输入，6脚CS为片选输入，10脚IMMED为立即更新模式，18、33、49脚（CL）为输出钳位电压低位。31、47、64脚（CH）为输出钳位电压高位。
（3）时钟类：11脚ECLK为外部时序时钟输入，12脚CLKSEL为时钟选择输入。
（4）串行接口类：7脚DIN为串行数据输入，8脚SCLK为串行时钟输入。
（5）输出类：该类引脚主要有OUT0~OUT31共32个输出端。
2 MAX5631的功能结构和工作模式
MAX5631的内部结构框图如图2所示。下面介绍MAX5631的输入字、转换时序及工作模式。
2．1 输入字及转换时序
MAX5631的转换过程是先从串行数据端DIN送进要转换的16位数据D15~D0（高位在前，低位在后），然后送进5脚地址A4~A0（用这5位地址编码来选择输出通道号）。地址的后两位是控制字C1和C0，其中C1为1为立即更新模式，为0则为猝发模式；C0为1表示选择外部时钟序列，为0则选择内部时钟序列。C1、C0之后应补一位0。见表1。
表1 输入字序列
数 据地 址控 制D15[1] [2] [3] [4]