. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Referenční návrh symetrického výstupu DAC
23. března 2010 - 8:24 | Pandatron | Referenční návrh symetrického výstupu DAC | Komentářů: 0  

Referenční návrh symetrického výstupu DAC

Referenční návrh společnosti Analog Devices přibližuje jednoduché řešení převodu analogového signálu obvodu DAC na plně diferenciální signál.

U většiny DAC (Digital-To-Analog) převodníků standardní řady je k dispozici pouze jediný analogový / signálový výstup, využívaný v celém systému například rozhraní pro sběr dat. Měřené napětí poté tvoří rozdíl mezi signálem a zemí. Bohužel tzv. "země" může mít v různých místech zařízení i značně rozdílné hodnoty a z důvodu impedance nemůže být nikdy zcela nulová. To však může vést ke značným chybám při použití jednoduchého DAC výstupu, zejména pak tam, kde je signál veden na delší vzdálenost a zemní proudy jsou ovlivňovány velkými skoky z digitální části. Navíc je samotný signál značně citlivý na rušení, jelikož jeho vodič funguje jako anténa a zachytává elektromagnetické vlnění. V přijímači či jiném vyhodnocovacím prvku poté není možné jednoduše rozlišit užitečný signál od rušivého pozadí. Většina problémů se zemním potenciálem a rušením je však snadno řešitelná pomocí diferenciálních signálů.

Při diferenciální signalizaci jsou od zdroje signálu vedeny vždy dva vodiče s opačnou hodnotou a to až k rozhraní určeném pro sběr dat. Takové řešení je schopné účinně eliminovat oba výše uvedené problémy, způsobené jednovodičovým vedením analogového signálu. Při použití kroucené dvoulinky jsou poruchy přenášeny na celý pár proti zemi a tyto stavy jsou dále v přijímači prakticky zcela potlačeny a neovlivňují tak přenášený analogový signál. Další výhodou je, že přenášený rozdíl napětí má k sobě dvojnásobnou amplitudu a tedy i tím větší odolnost proti rušení a dalším problematickým faktorům přenosového řetězce.


Obr. 1: Blokové schéma obvodu AD5640

Zde popisovaný obvod tvoří aktivní diferenciální budič/driver, který lze libovolně přizpůsobit požadavkům pracovního a přenosového napětí či vlastnostem použitého DAC. Budič je založen na dvojitém operačním zesilovači typu AD8042 firmy Analog Devices, konfigurovaném jako cross-coupled differential driver. Obvod AD8042 obsahuje rail-to-rail výstup, pracující až do hodnoty 30 mV od napájecího napětí a se vstupním napětím, které může mít až 200 mV od záporného pólu zdroje (nebo společné země, podle konfigurace) a 1 V od kladného pólu. Krom toho má AD8042 šířku pásma až 160 MHz s rychlými přechodovými stavy, takže je ideální i pro použití ve funkci výstupního zesilovače.

Jako zdroj analogového signálu je na obr. 2 využit 12-bitový DAC typu AD5620, člen rodiny nanoDAC®. Obvod obsahuje integrovaný 5 ppm/°C zdroj referenčního napětí a je dostupný v provedení SOT-23 nebo MSOP, v obou případech s osmi piny. Dále je v referenčním návrhu uveden i druhý příklad, využívající proudového výstupu 12-bitového DAC obvodu AD5443, který je k dispozici v provedení MSOP-10.

Oba návrhy představují cenově efektivní řešení, s nízkou spotřebou energie a celkově kompaktním provedením pro generování symetrického analogového signálu z průmyslových CMOS DAC. Oba obvody využívají jediné napájecí napětí +5V.


Obr. 2: Diferenciální budič pro DAC s napěťovým výstupem typu AD5620

Popis obvodu:
Obvod na obr. 2 pracuje s jediným napájecím napětím +5V a využívá DAC s napěťovým výstupem typu AD5620. Analogová hodnota na výstupu DAC je řízena prostřednictvím sběrnice typu SPI. Výstupní napětí je v rozmezí 0 V až +5 V. Integrovaný zdroj referenčního napětí (+2,5 V) v obvodu DAC je využíván k nastavení umělé země operačních zesilovačů typu AD8042, pracujících jako diferenciální budiče. Tento zdroj má teplotní koeficient nižší než 5 ppm/°C. Výstup V- obsahuje převrácenou hodnotu výstupu DAC, soustředěnou kolem umělé země s napětím +2,5 V. Zpětnou vazbu a U2-B poskytují o napětí výstupu V+, které je o 180° otočeno vůči výstupu V-.

Vstupní a výstupní průběhy diferenciálního budiče jsou uvedeny na obr. 3. Diferenciální výstup umožňuje provoz až do 30 mV od napájecího napětí. Pokud bude potřeba zajistit přenos i nad toto omezení, bude třeba vytvořit například omezení rozsahu napětí DAC či úpravu a posun napájecího napětí.


Obr. 3: V IN, V+ a V- pro zapojení z obr. 2 a 100 kSPS

Obvod podle obr. 4 pracuje rovněž s jediným napájecím napětím +5V a využívá AD5443 s výstupem DAC s režimu, kdy je pin IOUT2 spojen s 2,5V a Vref pin je uzemněn. Zdroj referenčního napětí typu ADR444 s výstupní hodnotou 4,096 V je po vydělení využíván pro generování +2,5 V pro pin IOUT2 DAC a +3,75 V - umělou zem budiče.


Obr. 4: Diferenciální budič pro DAC s proudovým výstupem typu AD5443

Za těchto podmínek je výstupní napětí U2 v rozmezí +2,5 až +5 V. Diferenciální výstup budiče umožňuje opět provoz až do 30 mV od napájecího napětí. Pokud bude potřeba zajistit přenos i nad toto omezení, bude třeba vytvořit například omezení rozsahu napětí DAC či úpravu a posun napájecího napětí. Obr. 5 uvádí vstupní a výstupní průběhy obvodu budiče z obr. 4.


Obr. 5: V IN, V+ a V- pro zapojení z obr. 4 a 100 kSPS

Obvyklá šířka pásma DAC s nesymetrickým výstupem je do 10 MHz. Nicméně, maximální výstupní frekvence je dále výrazně ovlivněna možností aktualizace hodnot DAC, která je 125 kSPS pro AD5620 a 2,5 MSPS pro AD5443. Nejvyšší výstupní frekvence je tak omezena na maximálně 1/3 frekvence aktualizace DAC.

Více informací k tomto tématu lze nalézt na stránce Single-Ended-to-Differential Converters for Voltage Output and Current Output DACs Using the AD8042 Op Amp.

Odkazy & Download:
Domovská stránka Analog Devices
Single-Ended-to-Differential Converters for Voltage Output and Current Output DACs Using the AD8042 Op Amp

Informace o obvodu AD5640
Informace o obvodu AD5660
Informace o obvodu AD5446







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře:
Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Anténa 2J010 - 900/1800/2400MHz
Anténa 900/1800/2400MHz, 90° s konektorem SMA
Skladem od 83 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007