Как правильно построить 24-х битный R-2R ЦАП?

Question

[Сергей Кордубин]

Знаю что реально построить DAC на R-2R матрице в 16 бит для блока питания до 0-30В 0-5А два таких ЦАП-а для таких номиналов это вполне почильная задача. Выходит примерно ступеньки 0.00045776В (при требуемой 0,01В) и 0.00015259А (при требуемых 0,01А). Наталкивался на схемы в интернетах' с успешной реализацией такой задачи.

Хотелось бы уточнить какие сложности ждут меня при построении R-2R матрицы на 24 бита?

Видел поаты где строят звуковые цапы с подобным разрешением, там замечено что на выходе из 74HC595, стоит маленькая индуктивность, для чего она и как можно улучшить линейность и каких ошибок в построении избегать? Заранее благодарен за удельный совет.

Строить буду из 2кОм smd 0603 1% одной партии. Что поидее обеспечит линейность этого цапа.

Answer 1

[ks0]

Так погрешность 1% в старшем разряде сразу перекрывает 16 младших разрядов, не?

Comments

[Сергей Кордубин]

1% от 1кОм это 10Ом да и это много, но если использовать резисторы из одной ленты (именно по этой причине все по 2кОм при необходимости уменьшает ставя в параллель).
Как правило если взять фирменные резисторы то разброс внутри одной партии между друг другом одинаковый что для 5% что для 1%, что для 0,1%
А так как R-2R ЦАП это что то наподобие делителя напряжения, то все внорме.

Answer 2

[Виктор]

24-х битный R-2R ЦАП

для блока питания до 0-30В

А вы в курсе, что каждые 10 двоичных разрядов - это 1000 раз, и таким образом, ЦАП с разрядностью 20 и более на выходе будет уже оперировать микровольтами? Чтобы реально использовать его младшие разряды, придётся заключать его в фарадееву комнату, а питать не от шумящей-звенящей сети 220 вольт, а от химического источника. И это во-первых.
А во-вторых, конструкция. ЦАПы с высокой разрядностью в принципе нельзя построить на дискретных элементах, ввиду их разброса (если только не морочиться их отбором до точности 0,001%). Они делаются только как монолитное устройство на одном кристалле, а это уже цельное готовое устройство, о правильности конструкции которого вам заботиться не надо, о ней уже позаботились его разработчики - читаешь даташит и делаешь как там написано.
Так что забудьте про 24 и сразу берите то, что по силам - скажем, 12. Но даже и тогда берите резисторы на порядок точнее.

Comments

[Сергей Кордубин]

Ну как бы для блока 0-40В 0-10А.
А во вторых питаться он будет через tl431 или возможно прецизионный ИОН. 0.298мкВ точнее один разряд если питание 5В, причём никто не мешает людям собирать 16 битные Цапы для подобных целей. И в добавок ко всему я не говорил что я собираюсь управлять каждым микровольтом, на практике достаточно десятками миливольт, а мне так дискретность конечная нужна 0,01-0,005МАКС) а повышенная дискретность ЦАП нужна только чтобы минимизировать нелинейность и погрешность.

Надеялся услышать что то типо на двух сторонней плате, снизу экран на экране резистор для поддержания температуры допустим в 40градусов и терморезистор. Ну или ещё какие нибудь идеи

[Виктор]

Сергей Кордубин: "16-битные ЦАПы для подобных целей" - это что-то подобное "тёплому ламповом у звуку", когда человек уверует в результат. И его не собьёшь с этой веры упоминанием о том, что последние несколько разрядов его поделки начисто перекрываются шумами схемы или помехами от недостаточно профильтрованного источника. У вас не тот же ли случай?
А что касается разводки платы, экранов и прочего конструктива - дык именно это и описывается в даташитах как т.н. "референсный монтаж". Берите его за основу - и не потребуется заморачиваться собственной конструкцией.

[Сергей Кордубин]

nehrung: 24-бит не все использовать, использовать только ключтвые значения 24-х битная дискретность нужна для программной линейности. Насчёт потерянных микровольт, что то при резистивном делителей все нормально. Насчёт мануалов, читал могу посоветовать, но нужна реальность какая практикой может у кого есть, а не беспяти минут как узнали.

[Виктор]

Сергей Кордубин: Да, я слыхал о таких попытках: кое-кто думает, что если к выходу 12-разрядного ЦАПа он подключит ещё один 12-разрядный, то получит 24 разряда. Ну-ну... Можете попробовать такую цепочку и на 30 разрядов, и на 50, и даже на 100. Но толку?

[Сергей Кордубин]

nehrung: да и о таких попытках тоже слышал. Более того скажу что лично делал один восьми битный на опорное напряжение второго восьмибитного, использовал как раз древние перемпожающие цапы.
Каждый из них стоит порядка 350руб. Побалывался, понравилось для себя сделал пометку что реальнее использовать два 8бит, один с опорным 5В второй как коректор с опорным 1.2В. Оба на сумматор на выходе получаем хорошую подгонку к идеальным значениям.

Просидел, подумал, насчёт микровольтов, вспомнил что такое усилитель термопары, там все же с термокомпенсацией холодного спая, с табличкой, можно мерять от 10 до 800градусов с погрешностью ±1градус. Результат превосходный.
Так почему же на ЛБП не поставить прецизионных АЦП 12 бит с терм оком сенсацией и ИОН, не отколибровать его (300руб) по току и напряжению, поставить в схему эталонные напряжения(те самые отколиброванные) и при запуске автор калибровки не уйти курить на пол часа, в то время как ЛБП пошлет на свои АЦП эталонные два напряжения по порядку, отколибрует по ним сам свои АЦП, после чего на основании показаний откалиброванного АЦП, начнёт заполнение таблицы внешней EROM для напряжений, после чего заполнив таблицу 4байта = напряжение на выходе с шагом от 0,01 до 0,001В, после чего не врубит встроенный шунт на 1ОМ, начнёт калибровать ЦАП ограничения по току?

По схемотехнике, скажу так, скорее всего точность придётся не выше 0,005 так как миливольты обычно пляшут не говоря уже о микровольтах. Но благодаря повышенной дискретности цапа можно подогнать реальные 0,005 а не 0,00466666666666666 которые обычные блоки усреднят до 0,01. Зачем мне это нужно? Да просто интересно запилить такую вот схему само диагностики у ЛБП. Это будет этакий подопытный кролик. (Да кстати гильтр ВЧ на входе транса никто не отменял)