【導讀】本文講解了如何使用USB 接口芯片實現(xiàn)上位機控制D/A 轉(zhuǎn)換輸出模擬電壓。D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成為模擬信號，可以利用成熟的數(shù)字電路技術實現(xiàn)控制，應用非常廣泛。熟練掌握這種方法以后對于相關領域的設計工作十分有用。
在控制系統(tǒng)中經(jīng)常用到一些模擬信號，通常使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出所需的模擬信號。計算機控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器需要借助外部總線接口，USB 接口是常用的外部總線接口，用來控制數(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，詳細說明了基于USB接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路設計方法。
本系統(tǒng)采用USB 控制芯片PDIUSBD12 和D/A 轉(zhuǎn)換器AD558 來實現(xiàn)DAC 控制。計算機可以通過USB 接口控制AD558 輸出所需的各種模擬信號。由于計算機的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，因此這兩根信號線直接影響USB接口電路的穩(wěn)定性，在印制電路板布線的時候需要仔細布置。D+和D-的走線應盡可能短且相等，并且合理設置D+和D-的導線寬度和間距。D+和D-之間的差分阻抗應該為90W±10%.保證在D+和D-信號的下面是完整的GND 層。中間斷開的GND 層將導致差分阻抗不匹配，并增加信號的干擾。
