. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
DAC s elektronickým potenciometrem
1. října 2009 - 8:24 | Pandatron | DAC s elektronickým potenciometrem | Komentářů: 0  

DAC s elektronickým potenciometrem

Návrh DAC obvodu pro vysoká napětí s použitím elektronického potenciometru. Obvod využívá součástek Analog Devices pro dosažení přesnosti lepší než 1%.

Schéma na obr. 1 nabízí levné řešení vysokonapěťového DAC s elektronickým potenciometrem AD5292, členem rodiny digiPOT+ firmy Analog Devices. Dále je zde použit dvojitý operační zesilovač ADA4091-2 a zdroj referenčního napětí od téže výrobce typu ADR512. Uvedené zapojení nabízí rozlišení 10 bitů a rozsah výstupního napětí 0 až 30 V s možností zatížení proudem až ±20 mA. Obvod AD5292 je konfigurovatelný prostřednictvím rychlého sériového rozhraní SPI.


Obr. 1: Zjednodušené schéma zapojení

Rozsah výstupního napětí VOUT DAC převodníku je možné libovolně omezit sériovým zařazením 1% rezistorů R3 a R4 do série s obvodem AD5292 tak, jak je uvedeno na obr. 2 a obr. 5. Tím je dosaženo maximální rozlišení (tedy 10 bitů) pouze v požadovaném rozsahu, obdobně jako i klasických potenciometrů. Krom toho je možné využít 20x programovatelnou interní paměť obvodu AD5292 a definovat tak hodnotu VOUT při zapnutí napájení.

Uvedené zapojení poskytuje přesné výstupní napětí s nízkým šumem a nízkou teplotní závislostí, vhodné i pro automatizované digitální kalibrační aplikace apod.

Popis obvodu:
Schématický obvod uvedený na obr. 1 využívá digitálního potenciometru AD5292 ve spojení s referencí ADR512 a komparátory ADA4091-2 pro vytvoření levného 10-bitového DAC pro vysoké napětí. Obvod zaručuje monotonii, ±1 LSB DNL a typickou integrální nelinearitu INL ±2 LSB.

Přesné referenční napětí je z vysokého napájecího napětí tvořeno sériovou referencí ADR512, za kterou následuje neinvertující operační zesilovač, jehož zisk je stanoven poměrem hodnot rezistorů R1 a R2. Obvod ADR512 zde vytváří napětí rovné 1,200 V s velice nízkým teplotním driftem, vysokou přesností a ultra nízkým šumem.

Maximální hodnota rezistoru RBIAS, který zajišťuje minimální provozní proud ADR512 je definován následující [1] rovnicí.

  [1]

Na obr. 1 a obr. 2 je RBIAS s hodnotou 12k, stanovující proud 2,4 mA.


Obr. 2: Zvýšení přesnosti snížením rozsahu výstupního napětí

ADA4091-2 je dvojitý operační zesilovač, nabízející kompenzaci nízkého napětí a výstup typu rail-to-rail. ADR512 v kombinaci s ADA4091 poté nabízí nízkou teplotní závislost a šum výstupního napětí.

Rezistory R1 a R2 nastavují zisk prvního operačního zesilovače U1A. Jeho výstupní napětí V1 definuje maximální výstupní rozsah VOUT. Rovnice [2] je určena pro výpočet hodnot těchto rezistorů.

  [2]

Na obr. 1 jsou použity rezistory pro nastavení zisku s hodnotou 23,1 z čehož plyne hodnota V1 = 27,72 V. Toto napětí je možné použít i pro napájení dalších obvodů systému s maximálním celkovým odběrem 17 mA.

Typické hodnoty INL a DNL jsou uvedeny na obr. 3 a obr. 4.


Obr. 3: INL vs. hodnota DAC


Obr. 4: DNL vs. hodnota DAC

Pro zlepšení přesnosti obvodu může být referenční napětí pro AD5292 sníženo pomocí již uvedených externích, sériově zařazených rezistorů R3 a R4 tak, jak je uvedeno na obr. 5. Zde obvod poskytuje 10-bitové rozlišení v omezeném rozsahu výstupního napětí (jedná se tedy o posun DAC) a tedy i vyšší absolutní rozlišení.

Běžně používané digitální potenciometry mají až ±20 % toleranci své skutečné hodnoty, což v konečném zapojení naprosto ruší preciznost navazujících prvků. Špičkové elektronické rezistory určené pro průmyslové aplikace jsou však již z výroby kalibrované a dosahují maximální odchylky hodnoty odporu pouze ±1%.


Obr. 5: Zlepšení INL použitím omezeného referenčního napětí

V tomto případě:

  [3]
  [4]

Snížení rozsahu o 1 LSB lze vypočítat:

  [5]

Ekvivalentní rozlišení posouvá DAC v poměru k celkovému referenčnímu napětí V1:

  [6]

Obr. 6 uvádí reálnou hodnotu INL při použití omezeného rozsahu referenčního napětí. Lze porovnat s obr. 3.


Obr. 6: INL vs. hodnota DAC při omezení rozsahu referenčního napětí

V aplikaci lze také využít již zmíněnou, 20x programovatelnou interní paměť pro nastavení výchozí hodnoty DAC při zapnutí napájecího napětí.

Pro dosažení uvedených parametrů je samozřejmě potřeba dodržet zásady návrhu kombinovaných, analogově/digitálních obvodů a zajistit dostatečně kvalitní napájení a zem. Více informací k tomuto tématu je možné nalézt například v aplikačních poznámkách MT-031 Tutorial a MT-101 Tutorial. Jako naprosté minimum je zde samozřejmě uvažováno použití 4-vrstvé desky s plošnými spoji a použití jedné vrstvy jako zemní, druhé pro rozvod napájení a dalších dvou pouze signálních.

Parameter Min Max Unit
Power Supply 30 33 V
Output Voltage 0 30 V
Output Current - ±20 mA
DNL -1 +1 LSB
INL -2 +2 LSB
Settling Time 0.2 2 µs
Tab. 1: Typické hodnoty unipolárního DAC z obr. 1

Odkazy & Download:
Domovská stránka výrobce
Přehled distributorů

Informace o obvodu AD5292
Informace o obvodu ADA4091-2
Informace o obvodu ADR512
30 V Low Cost DAC Using the AD5292 Digital Potentiometer







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:
WIZ108SR - RS422/RS485
Převodník TCP/IP <-> RS422 / RS485 s RJ45 konektorem.
Skladem od 649 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