Yazar: Thomas Brand, Saha Uygulama Mühendisi, Analog Cihazlar
Elektrik sinyal zincirlerinin birçok biçimi vardır. Sensörler, aktüatörler, amplifikatörler, analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC), dijitalden analoğa dönüştürücüler (DAC) ve hatta dahil olmak üzere farklı elektrikli bileşenlerden oluşabilirler.Mikrodenetleyici. Tüm sinyal zincirinin doğruluğu belirleyici bir rol oynar. Doğruluğu artırmak için öncelikle her sinyal zincirindeki bireysel hataları tanımlamak ve en aza indirmek gerekir. Sinyal zincirinin karmaşıklığından dolayı bu analiz zor bir iş olacaktır. Bu makale hassas bir dijitalden analoğa geçiş yöntemini tanıtmaktadır. Dönüştürücü (DAC) sinyal zinciri hatası bütçe hesaplama aracı. Bu makale DAC'ye bağlı bileşenlerin bireysel hata etkilerini açıklayacaktır. Son olarak bu makale, bu sorunları belirlemek ve düzeltmek için aracın nasıl kullanılacağını adım adım gösterecektir.
Hassas dijital-analog Dönüştürücü (DAC) hata bütçesi hesaplayıcısı doğrudur, kullanımı kolaydır ve geliştiricilerin belirli bir uygulama için en uygun bileşeni seçmesine yardımcı olabilir. Dijital-analog dönüştürücü (DAC) genellikle sinyal zincirinde tek başına görünmediğinden, ancak referansa bağlı olduğundan Voltaj ve işlemsel yükselteç (örneğin referans tamponu olarak), bu ek bileşenlere ve bunların bireysel hatalarına dikkat etmek ve özetlemek gerekir. Bu kavramı daha iyi anlamak için öncelikle Şekil 1'de gösterildiği gibi ana bileşenlerin bireysel hatalarının etkisine bakıyoruz.
şekil 1. Dijital-analog dönüştürücü (DAC) sinyal zincirinin ana bileşenleri
Referans Voltaj dört ana hata etkisi vardır. Bunlardan ilki, 25°C'de (belirtilen sıcaklık) üretim testinde ölçülen çıkış voltajının kararsız olduğunu gösteren başlangıç doğruluğu (başlangıç hatası) ile ilgilidir. Ayrıca sıcaklık katsayılarına ilişkin hatalar (sıcaklık katsayısı hataları), yük ayar hataları, hat ayar hataları da bulunmaktadır. Başlangıç doğruluğu ve sıcaklık katsayısı hatası, toplam hata üzerinde en büyük etkiye sahiptir.
İşlemsel yükselteçte giriş ofset voltajı hatası vedirençDirenç hatası en büyük etkiye sahiptir. Giriş ofset voltajı hatası, sıfır voltaj çıkışı elde etmek için giriş terminaline zorla uygulanan küçük voltaj farkını ifade eder. Kazanç hatası karşılık gelen direnç hatasından kaynaklanır. rezistans Kapalı çevrim kazancını ayarlamak için kullanılır. Diğer hatalara öngerilim akımı, güç kaynağı reddetme oranı (PSRR), açık döngü kazancı, giriş ofset akımı, CMRR ofseti ve giriş ofset voltaj sapması neden olur.
Dijital-analog dönüştürücünün (DAC) kendisi için, ideal çıkış voltajı ile ölçülen gerçek çıkış voltajı arasındaki farkla ilgili olan integral doğrusal olmama (INL) hatası gibi, veri sayfasında çeşitli hata türleri verilmiştir. Belirli bir giriş koduyla. Diğer hata türleri kazanç hatası, ofset hatası ve kazanç sıcaklık katsayısı hatasıdır. Bazen bunlar bir araya getirilerek toplam düzeltilemez hata (TUE) oluşturulur. TUE, tüm ölçüm çıkışı DAC hataları, yani INL, ofset ve kazanç hataları ve besleme voltajı ve sıcaklık aralığı içindeki çıkış sapması ile ilgilidir.
Farklı hata kaynakları genellikle korelasyonsuz olduğundan, sinyal zincirindeki toplam hatayı hesaplamanın en doğru yöntemi istatistiksel kare tolerans yöntemidir:
Her bileşenin hatasını toplamak genellikle sıkıcı bir iştir. Artık bu işi basitleştirmek ve aynı doğru hesaplama sonuçlarını elde etmek için hata bütçesi hesaplayıcısını kullanabiliriz.
şekil 2. ADI hata bütçesi hesaplayıcısında hatanın etkisinin gösterimi
Hassas dijital-analog dönüştürücü (DAC) hata bütçesi hesaplayıcısını kullanma adımları
İlk olarak, üç tip dijital-analog dönüştürücü (DAC) arasından seçim yapmak için hata bütçesi hesaplayıcısını kullanın: voltaj çıkışı DAC, çarpan DAC ve 4 mA ila 20 mA akım kaynağı DAC. Daha sonra, hata hesaplaması için gereken sıcaklık aralığını ve güç kaynağı voltajı dalgalanmasını ayarlayın; ikincisi, PSRR hatasında belirleyici bir rol oynayacaktır. Bu değerleri girdikten sonra hesap makinesi, Şekil 2'de gösterildiği gibi her hatanın sinyal zincirindeki her bileşen üzerindeki etkisini gösteren bir grafik oluşturacaktır.
Bu örnekteki toplam hata esas olarak referans voltajından etkilenir. Bu sinyal zinciri daha doğru referans kullanılarak geliştirilebilir. Modüller.
Dijital-analog dönüştürücünün (DAC) entegre direnci, dahili evirici amplifikatörlerin karşılaştırılmasından sorumludur, böylece doğruluk artar ve dijital-analog dönüştürücünün (DAC) toplam hatasında belirleyici bir rol oynar. . Entegre dirençleri veya dahili çevirici amplifikatörleri olmayan dijital-analog dönüştürücülerde (DAC'ler), bu parametreler Şekil 2'de gösterildiği gibi ayrı ayrı ayarlanabilir.
Hata bütçesi hesaplayıcı güvenilir ve kullanımı kolaydır; hassas bir dijital-analog dönüştürücü (DAC) sinyal zinciri oluşturmayı ve tasarım dengelerini hızlı bir şekilde değerlendirmeyi kolaylaştırır.
Yazar Hakkında
Thomas Brand, ADI'ye 2015 yılında Almanya'nın Münih kentinde yüksek lisans eğitimi alırken katıldı. Mezun olduktan sonra ADI'nin staj programına katıldı. 2017 yılında saha uygulama mühendisi oldu. Thomas, Orta Avrupa'daki büyük endüstriyel müşterilere destek sağlıyor ve endüstriyel Ethernet alanına odaklanıyor. Almanya'nın Mosbach kentindeki Union Eğitim Üniversitesi'nden elektrik mühendisliği bölümünden mezun oldu ve ardından Almanya'daki Konstanz Uygulamalı Bilimler Üniversitesi'nden uluslararası satış alanında yüksek lisans derecesi aldı.