AD7303在晶体分析仪控制系统中的应用

　　1 引言

　　X射线晶体分析仪是一种晶体结构材料的内部结构分析仪器, 它通过 X 射线管产生 X 射线, 照射被测晶体产生衍射, 对晶体材料的内部结构进行分析。图 1 为 X 射线晶体分析仪的结构框图。为使 X射线管产生 X 射线, 不但需要通过逆变电路产生可控高压(以下简称 kV)加到射线管的阴极和靶之间,也需要可控的管电流(以下简称 mA), 控制射线曝光的强度。为保证 X 射线管发射射线的稳定性, 要求对 kV 和 mA 的产生进行闭环控制。相应的闭环控制电路的输入信号除了 kV 样和 mA 样外, 还需要一个稳定可调的 kV、mA 基准, 以实现不同的 kV、mA 输出。传统的 kV、mA 基准产生电路使用一个稳定的基准电源, 通过精密电阻分压和多档开关实现, 基准电压稳定性较差, 并且不能实现 kV、mA 预置的连续可调。采用美国 ADI 公司的双通道电压输出型数/模转换器 AD7303, 实现晶体分析仪的 kV、mA 基准, 不仅可有效提高基准电压和基准电流的稳定性, 还可实　现预置 kV、mA 的连续可调。实验测试, X 射线管的kV、mA 的稳定度可优于±0.3%, kV、mA 的连续可调性可分别达到 1 kV/step 和 1 mA/step

　　2 AD7303 的内部结构及引脚功能

　　2.1 内部结构

　　图 2 为 AD7303 的内部结构框图。AD7303 内部包括了 1 个 16 位移位寄存器、2 个输入寄存器及 2个 DAC 寄存器。通过内部的多路模拟开关(MUX),可选择使用内部参考电压和外部参考电压, 内置的电源控制可实现每个转换通道的省电模式和普通模式, 采用内部精密运算放大器可实现模拟量电压输出。

　　2.2 主要性能指标

　　双通道模拟量电压输出(VOUTA、VOUTB);

        宽电源电压范围(+2.7 V~+5.5 V);　

       可选择内部或外部参考电压;

　　D/A 转换器省电模式(省电模式下, 器件静态电流小于 1 μA);

　　3 线串行通信接口(SPI), 最高时钟为 30 MHz。

　　2.3 引脚功能及封装

　　图 3 为 AD7303 采用 DIP 封装的引脚排列图。各引脚功能如下:

　　VOUTA: 模拟电压输出 A;

       VDD: 电源电压输入(+2.7 V~+5.5V);

　　GND: 接地引脚

　　REF: 外部参考电压输入, 在设定使用内部参考电压的情况下, REF 内部悬空;

　　SCLK: 串行时钟引脚, 串行数据在 SCLK 的上升沿输入器件内部的 16 位移位寄存器, 最高时钟频率为 30 MHz;

　　DIN: 串行数据输入引脚;

　　SYNC: 数据输入同步信号输入。低电平使能数据输入, 上升沿开始相关内部寄存器更新;