Auteur : Thomas Brand, ingénieur d'application sur le terrain, Analog Devices
Il existe de nombreuses formes de chaînes de signaux électriques. Elles peuvent être composées de différents composants électriques, notamment des capteurs, des actionneurs, des amplificateurs, des convertisseurs analogique-numérique (ADC), des convertisseurs numérique-analogique (DAC) et mêmeMicrocontrôleurs. La précision de l'ensemble de la chaîne du signal joue un rôle décisif. Afin d'améliorer la précision, il est d'abord nécessaire d'identifier et de minimiser les erreurs individuelles dans chaque chaîne de signaux. En raison de la complexité de la chaîne du signal, cette analyse sera une tâche difficile. Cet article présente un convertisseur numérique-analogique de précision convertisseur Outil de calcul de budget d'erreur de chaîne de signal (DAC). Cet article décrira les effets d'erreur individuels des composants connectés au DAC. Enfin, cet article montrera étape par étape comment utiliser l'outil pour identifier et corriger ces problèmes.
Le numérique-analogique de précision convertisseur Le calculateur de budget d'erreur (DAC) est précis, facile à utiliser et peut aider les développeurs à choisir le composant le plus approprié pour une application spécifique. Étant donné que le convertisseur numérique-analogique (DAC) n'apparaît généralement pas seul dans la chaîne de signal, mais est connecté à la référence Tension et amplificateur opérationnel (par exemple, en tant que tampon de référence), il est nécessaire de faire attention et de résumer ces composants supplémentaires et leurs erreurs individuelles. Afin de mieux comprendre ce concept, nous examinons d'abord l'influence des erreurs individuelles des principaux composants, comme le montre la figure 1.
figure 1.Les principaux composants de la chaîne de signal du convertisseur numérique-analogique (DAC)
Le référence Tension a quatre principaux effets d'erreur. Le premier est lié à la précision initiale (erreur initiale), qui montre que la tension de sortie mesurée lors du test de production à 25°C (température spécifiée) est instable. De plus, il existe des erreurs liées aux coefficients de température (erreurs de coefficient de température), des erreurs d'ajustement de charge et des erreurs d'ajustement de ligne. La précision initiale et l'erreur du coefficient de température ont la plus grande influence sur l'erreur totale.
Dans un amplificateur opérationnel, l'erreur de tension de décalage d'entrée etrésistanceL'erreur de résistance a le plus grand impact. L'erreur de tension de décalage d'entrée fait référence à la petite différence de tension qui est appliquée de force à la borne d'entrée afin d'obtenir une sortie de tension nulle. L'erreur de gain est causée par l'erreur de résistance du correspondant Resistor utilisé pour régler le gain en boucle fermée. D'autres erreurs sont causées par le courant de polarisation, le taux de réjection de l'alimentation (PSRR), le gain en boucle ouverte, le courant de décalage d'entrée, le décalage CMRR et la dérive de tension de décalage d'entrée.
Pour le convertisseur numérique-analogique (DAC) lui-même, divers types d'erreurs sont indiqués dans la fiche technique, comme l'erreur de non-linéarité intégrale (INL), qui est liée à la différence entre la tension de sortie idéale et la tension de sortie réelle mesurée par un code d'entrée donné. D'autres types d'erreur sont l'erreur de gain, l'erreur de décalage et l'erreur de coefficient de température de gain. Parfois, ils sont combinés pour former une erreur totale inajustable (AUT). L'AUT est liée à toutes les erreurs de sortie de mesure DAC, à savoir les erreurs INL, de décalage et de gain, et la dérive de sortie dans la plage de tension d'alimentation et de température.
Étant donné que les différentes sources d'erreur ne sont généralement pas corrélées, la méthode la plus précise pour calculer l'erreur totale dans la chaîne du signal est la méthode de tolérance au carré statistique :
La collecte de l'erreur de chaque composant est généralement une tâche fastidieuse. Nous pouvons maintenant utiliser le calculateur de budget d'erreur pour simplifier ce travail et obtenir les mêmes résultats de calcul précis.
figure 2. Représentation de l'influence de l'erreur dans le calculateur de budget d'erreur ADI
Étapes pour utiliser le calculateur de budget d'erreur du convertisseur numérique-analogique (DAC) de précision
Tout d'abord, utilisez le calculateur de budget d'erreur pour choisir parmi trois types de convertisseurs numérique-analogique (DAC) : un DAC de sortie de tension, un DAC multiplicateur et un DAC de source de courant de 4 mA à 20 mA. Ensuite, réglez la plage de température et l'ondulation de la tension d'alimentation nécessaires au calcul de l'erreur, cette dernière jouera un rôle décisif dans l'erreur PSRR. Après avoir entré ces valeurs, la calculatrice générera un graphique montrant l'effet de chaque erreur sur chaque composant de la chaîne de signal, comme le montre la figure 2.
L'erreur totale dans cet exemple est principalement affectée par la tension de référence. Cette chaîne de signal peut être améliorée en utilisant une référence plus précise Modules.
La résistance intégrée du convertisseur numérique-analogique (DAC) est responsable de la comparaison des amplificateurs inverseurs internes, améliorant ainsi la précision, et joue un rôle décisif dans l'erreur totale du convertisseur numérique-analogique (DAC) . Dans les convertisseurs numérique-analogique (DAC) sans résistances intégrées ni amplificateurs inverseurs internes, ces paramètres peuvent être réglés individuellement, comme le montre la figure 2.
Le calculateur de budget d'erreur est fiable et facile à utiliser, ce qui facilite la création d'une chaîne de signaux de convertisseur numérique-analogique (DAC) de précision et l'évaluation rapide des compromis de conception.
À propos de l’auteur
Thomas Brand a rejoint ADI à Munich, en Allemagne, en 2015, alors qu'il étudiait encore en master. Après l'obtention de son diplôme, il a participé au programme de stagiaires d'ADI. En 2017, il devient ingénieur d'application terrain. Thomas accompagne les grands clients industriels d'Europe centrale et se concentre sur le domaine de l'Ethernet industriel. Il est diplômé en génie électrique de l'Union University of Education à Mosbach, en Allemagne, puis a obtenu une maîtrise en ventes internationales de l'Université des sciences appliquées de Constance, en Allemagne.