在操控体系中，常常需求发生和操控一些模仿信号，例如准确可调的电压或电流输出、亮度调理和音量调理等。常用的微处理器外部总线接口为数字信号，无法直接发生需求的模仿信号，需求用到D/A转化器。D/A转化器供给了杰出的数字接口，能够由微处理器来操控，以输出要求的模仿量电压或电流等。
本文以USB接口芯片CY7C68013A和高速D/A转化芯片AD558为例，详细论述了通过USB操控数/模转化器输出的电路规划。
1 USB接口芯片
Cypress公司推出的EZ-USB FX2LP系列USB接口芯片是集成了USB2.0协议的微处理器，其间运用最遍及的是低功耗芯片CY7C68013A，它具有高性能、低功耗的长处。
CY7C68013A芯片的内部结构包含USB2.0收发器、串行引擎（SIE）、增强型8051内核、16 KB RAM、4 KB FIFO存储器、I/O接口、数据总线、地址总线和通用可编程接口（GPIF）。
CY7C68013A具有共同的结构，其SIE担任完结串行数据的解码、过失操控、位填充等与USB协议有关的功用。SIE能够完结大部分的功用，然后减轻了嵌入式增强型8051内核的担负，简化了USB固件程序的开发。其CPU时钟能够作业在12 MHz、24 MHz和48 MHz频率上。
需求着重的是，CY7C68013A芯片的固件程序存放在主机上，而不是在芯片内部。因而在该芯片衔接到主机时，首先将固件程序下载到片内RAM，再开端履行。
2 D/A转化原理
D/A转化器的根本功用是将一个数字量信号依照必定的份额转化成对应的电压或许电流模仿量。因为一个数字量是由数字代码按位组合而成的，每一位数字代表必定的权，一个数字与对应的权相结合，就代表了一个详细的数值。把一切的数值相加，便得到该数的数字量。D/A转化器正是利用了这一点来完结的。
D/A转化所选用的根本办法是将数字量转化成二进制数据。其每一位发生一个相应的电压或许电流模仿量，而这个电压或许电流模仿量的巨细正比于相应的二进制位的权。最终将这些电压或许电流模仿量数值相加并输出。
本文以ADI公司推出的8 bit电压型D/A转化器AD558为例来介绍D/A转化器的原理。D/A转化器的结构原理图如图1所示。一个完好的D/A转化器首要包含3部分，即加权电阻解码网、数字量操控的电子开关组合和由运算放大器构成的电流电压转化器。
在AD558型D/A转化器中，电子开关组合与输入二进制数D0～D7相对应。当某个二进制位为1时，对应的电子开关闭合，基准电压Vref衔接加权电阻解码网络，使该支路电阻上有电流通过；当某个二进制位为0时，对应的电子开关断开，该支路电阻上便无电流通过。加权电阻解码网络各个分支的电阻值与输入的二进制数据D0～D7的权成反比联系，权大的电阻值小，权小的电阻值大。D/A转化器依据各个权位的状况以及输入的二进制数，通过求和及电流电压转化电路，得到总和的模仿电压值并输出。
3 AD558
8 bit电压输出型D/A转化器AD558的功用框图如图2所示，其首要性能指标如下：
（1）8 bit并行接口。
（2）电压的输出规模0～10 V。
（3）相对精度为最低有用位的±1/2。
（4）输出转化树立时刻1 ？滋s。
（5）运用单一电源供电，电源电压规模4.5 V～16.5 V。
（6）内部具有基准电压源，无须外接基准源。
（7）内部集成数据锁存器。
（8）75 mW低功耗。
AD558供给了便于运用的操控接口，其各个引脚的功用如下：
5 AD558的数据锁存
因为数字-模仿量的转化需求必定的时刻来完结，在这段转化时刻内，要求D/A转化器输入端的数字量输入坚持不变，避免导致输出过错。因而，为了确保正确的输出成果，AD558的数字量输入端口前面设置有锁存器，将数字量的输入数据维护起来。
AD558的数据锁存由片选信号CS和芯片使能信号CE来操控。其操控逻辑功用图如图4所示，操控逻辑真值表如表2所示。
从图4中能够看出，只要AD558的CS和CE悉数为低电平时，其才能够接纳数据总线上的数据，完结从数字量到模仿量的转化。而当CS和CE中有一个为高电平时，锁存器作业，将输入端的数据锁存到内部存储器，此刻输出电压不再随数据总线上的数据改变。因而，通过数据锁存器和片选信号，能够便利地将多个AD558衔接到公共的8 bit数据总线上。
数/模转化芯片AD558的运用非常简略便利，覆盖了常用的电压输出规模，精度及可靠性很高，转化速度也很快。而且AD558不需求外接杂乱的基准电压源，通过微处理器直接能够获得所需的模仿输出电压，能够适用于一般的操控体系的要求。运用AD558能够节省许多电路规划调试时刻，下降电路的杂乱性，然后加速规划周期并减轻规划作业量。
6 电路规划
本体系选用USB操控芯片CY7C68013A和D/A转化器AD558来完结数/模转化操控。计算机能够通过软件操控AD558输出锯齿波、三角波等各种模仿信号。CY7C68013A外接可编程只读存储器EEPROM引导USB发动，EEPROM芯片型号为AT24C08。电路原理图如图5和图6所示。
其间，图5中CY7C68013A的SCL和SDA引脚都是漏极开路输出和迟滞输入的，因而有必要外接2.2 kΩ的上拉电阻。别的，R5和C7构成上电复位电路。时钟振荡电路由24 MHz晶振和两个12 pF的电容构成。 CY7C68013A的PB1～PB7衔接AD558的数据总线。AD558选用单一的12 V供电，作业于0～10 V模仿电压输出形式。
因为计算机的USB接口具有向外供电的功用，故选用USB接口的电源给CY7C68013A芯片供电。可是CY7C68013A作业需求3.3 V电压，而USB总线的电压为5 V，因而不能直接运用，需求进行电压转化。如图6所示。
本体系选用LT1763CS8-3.3电压调整芯片来完结将5 V电压转化为3.3 V。从图6中能够看出该芯片通过简略的电阻、电容衔接，便能够完结电压的调整，适合于USB总线供电的体系。
本电路中所运用的元器件如表3所示。
最终，在制造PCB印刷电路板时，应恪守高速USB印刷电路板的要求。为了到达较高的信号质量，需求选用4层板乃至6层板来布线。将USB芯片放置在信号层，并尽或许离GND层近些［5］。
图5中，D+和D-用于高速的USB数据传输，因而这两根信号线直接影响USB接口电路的稳定性，在印制电路板布线时需求细心安置。D+和D-的走线应尽或许短且持平，而且应合理设置D+和D-的导线宽度和距离；D+和D-之间的差分阻抗应该为90 W±10%，确保在D+和D-信号的下面是完好的GND层，中心断开的GND层将导致差分阻抗不匹配，并添加信号的搅扰。
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