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r2r網(wǎng)絡(luò)da轉(zhuǎn)換精度提高新方法

[復(fù)制鏈接]
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
樓主
ID:104059 發(fā)表于 2016-1-22 03:30 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
近來在研究數(shù)控電源,想搞低成本的。
于是就想到了r2r電阻網(wǎng)絡(luò)da轉(zhuǎn)換。
隨手抓來10k+20k的電阻一堆,測試發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換線性很差,有些時(shí)候甚至無法保證單調(diào)性。
想想r2r網(wǎng)絡(luò)da轉(zhuǎn)換原理上應(yīng)該沒問題,畢竟很多da轉(zhuǎn)換芯片也是這個(gè)結(jié)構(gòu)。
于是考慮是電阻的問題。
芯片內(nèi)的電阻是光刻上去的,阻值不精確,但比值較穩(wěn)定。有的高位數(shù)的da還會(huì)用激光進(jìn)行修正。
因?yàn)槌杀締栴},不想去買千分之一的電阻。
但因?yàn)橄雽?shí)現(xiàn)毫伏精確設(shè)定,所以要求盡可能線性,起碼要保證單調(diào)。
于是想到用一個(gè)小阻值電阻去修正,電阻誤差是1%。所以就用一個(gè)1%阻值的電阻去修正。
理論上來講,修正后的阻值為萬分之一。但由于阻值不連續(xù),優(yōu)于千分之一應(yīng)該是很簡單的。
于是用的10k+20k的碳膜,挑選誤差在1%以下的,即10k1或20k2以內(nèi)的。
然后用小阻值電阻修正到10k2和20k4,修正后線性精度優(yōu)于千分之一。
實(shí)測5vda輸出跳動(dòng)不大于2mv。
因?yàn)槿f用表量程和線性關(guān)系,實(shí)際使用7k5+15k比較好,因?yàn)椴挥们袚Q量程,但手頭沒有。現(xiàn)在在8位r2r后面級(jí)聯(lián)一個(gè)8位pwm,連成一個(gè)16位da。
擴(kuò)展到15v量程,可以1mv步進(jìn),誤差在1mv內(nèi)。
建議10k和20k電阻簡單篩選后,先行焊接到電路板上后再配阻修正。
否則焊接后可能會(huì)變化較大,我買的1%的碳膜實(shí)際測量在3%左右,焊接后又會(huì)漂移1%。
另外建議測試幾個(gè)輸出關(guān)鍵點(diǎn)的步進(jìn),并進(jìn)行進(jìn)一步的修正。
例如127->128,僅修正此點(diǎn)就可以增加20mv的精度。
還有1->2,3->4,7->8,15->16,31->32,63->64。
按5v電壓換算,5/256=0.1963v
測量調(diào)整以上跳轉(zhuǎn)點(diǎn),電壓跳變?cè)?.19-0.20即可。
實(shí)測發(fā)現(xiàn)跳變點(diǎn)越高,越影響單調(diào)性,即電壓增長的方向。
跳變點(diǎn)越低,越影響線性,即每一次的增量。
也可以把r2r網(wǎng)絡(luò)位數(shù)拆解,先做好2位在做3位,把每一位的中點(diǎn)調(diào)整準(zhǔn)。
先找四個(gè)阻值精確相等的電阻兩并再串聯(lián)組成一個(gè)電橋分壓器的一個(gè)臂,以此來校正量程中點(diǎn)。
這樣可以用200mv檔測量壓差,提高分辨率。排除萬用表線性影響。
把每一位中點(diǎn)調(diào)到1/2上。例如一位轉(zhuǎn)換,設(shè)定輸出1,應(yīng)當(dāng)輸出2.5v。兩位轉(zhuǎn)換,設(shè)定輸出2,也應(yīng)當(dāng)輸出2.5v。
調(diào)整這個(gè)點(diǎn)的電阻使他盡可能接近,然后再一位一位的擴(kuò)充即可,這樣調(diào)出來的精度應(yīng)該更高。
我在通過萬用表測量配阻后發(fā)現(xiàn)63->63跳變大,約比正常多跳變12mv,然后用這個(gè)方法修正,效果比用萬用表修正要好。
因?yàn)榈臀坏淖柚嫡`差會(huì)慢慢的積累影響高位,同時(shí)由于焊接高溫,電阻會(huì)變化。
當(dāng)然后配上去的電阻焊接后也會(huì)變化,只不過阻值小影響小,但這個(gè)誤差會(huì)積累到高位顯現(xiàn)。

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ID:104059 發(fā)表于 2016-1-22 03:30 | 只看該作者
應(yīng)當(dāng)用金屬膜電阻才好

pwm+r2r有點(diǎn)本末倒置了,PWMda最大的缺點(diǎn)就是在輸出噪音上,而r2r著只是分壓噪音很小。兩相疊加..........除了你犧牲速度加了一大堆濾波,要不紋波特性一定不好.......

全部用同一批金屬膜10K, 用萬用表篩選阻值一樣的, 20K用10K串聯(lián)
能保證溫漂一致,精度由萬用表分辯力決定

話說有5元一片的16位DA


LZ這個(gè)方法根本就是費(fèi)力不討好,純折騰。
人工篩選、人工修正的方法只有當(dāng)年物資極為貧乏的年代才會(huì)用于生產(chǎn),現(xiàn)在只有個(gè)別高價(jià)格高精度的計(jì)量設(shè)備才會(huì)這么做,否則你根本就承擔(dān)不起生產(chǎn)的人工成本。

再說了,普通的千分之一的電阻并不會(huì)貴太多,你也沒要考慮溫漂和連續(xù)穩(wěn)定性、長期穩(wěn)定性等問題。
R2R+PWM更是瞎折騰,只是心理滿足罷了,效果實(shí)在是慘不忍睹
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板凳
ID:104059 發(fā)表于 2016-1-22 03:31 | 只看該作者
pwm疊加在r2r末位,不加濾波輸出波紋為電源的256分之一。
pwm的濾波放在r2r后面,不影響r2r響應(yīng)速度。
這樣做只是為了減少io占用。對(duì)比發(fā)現(xiàn)pwm除去前后10個(gè)字,中間段線性比r2r好控制。
實(shí)際應(yīng)用感覺精度是有的,四位半表校準(zhǔn)后,全量程誤差不過兩個(gè)字。
最終肯定會(huì)用金屬膜,這個(gè)只是為了驗(yàn)證。
diy最不怕的就是人力成本,并不打算量產(chǎn)。

話說5元一片的16位da給個(gè)型號(hào),別只是說有。
兄弟我沒用過,手上只有0832。

有誰做過類似的給推薦個(gè)芯片。
12-16位ad,線性好一點(diǎn)的,價(jià)格不要超過5元每通道。
20位以上da,速度不要求太高,差分輸入最好。

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地板
ID:104059 發(fā)表于 2016-1-22 03:31 | 只看該作者
扶額........敢保證你是理論學(xué)多了,(難道是在上大學(xué))好吧先說pwm+r2r,理論來說還行,4位半表測也準(zhǔn)......那你號(hào)信的話上一下示波器?不嚇?biāo)啦殴帧S迷诳刂齐娫瓷夏蔷褪歉鞣N凌亂。輕則輸出50mv以上的紋波,重則運(yùn)放直接速度不夠?qū)е率Х(wěn)。再有dac,估計(jì)你沒聽過兩個(gè)dac上的重要參數(shù),DNL. INL
接上......這兩個(gè)參數(shù)是衡量dac最大偏差和每個(gè)位間偏差的。因此dac分成兩種用途,音頻dac和工業(yè)dac。音頻的都便宜,就因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)是最重要原因。5塊以下別說16位,雙24位都有.......不過真要是用這個(gè)到電源上,你有可能設(shè)置大的da值,結(jié)果輸出反而減小。工業(yè)dac就遠(yuǎn)貴了,一般二手的12位每通道2元左右,16位5元一通道要靠人品找。還有工業(yè)da最高位18位,價(jià)格100多,具體型號(hào)推薦你查看凌力爾特官網(wǎng)和adi官網(wǎng)。ti的模擬件和這倆比起來根本不入流
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5#
ID:104059 發(fā)表于 2016-1-22 03:32 | 只看該作者
AD569 電阻串結(jié)構(gòu) 可以保證很好的單調(diào)性
這是電源需要的
搜了一下,新品應(yīng)該是百元左右
二手的一家5另一家6.5,成交量很小。

這個(gè)r2r+pwm無濾波波紋我是測試過的
交流波紋在25mv左右
符合理論計(jì)算

現(xiàn)在pwm兩級(jí)濾波后接r2r末位
再一級(jí)濾波后運(yùn)放跟隨緩沖
濾波電容為103瓷片
pwm濾波地接數(shù)字地
r2r濾波接模擬地
0-20v范圍,輸出波紋在5mv以內(nèi)。
波紋主要為3mv的100赫茲交流噪聲,波形同整流后波形。
我這個(gè)變壓器正負(fù)半周不對(duì)稱,一峰高一峰低,很奇怪。
在班上,工業(yè)供電,示波器探頭用銅網(wǎng)短接,本底大概2mv雜波。

你不要說我控制環(huán)路慢。
現(xiàn)帶電阻、電容、電機(jī)、空載20v開機(jī)上升時(shí)間1.2ms,無過沖。
負(fù)載調(diào)整率四位半表測不出來。
動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間1ms內(nèi)。

我說這些并不是吹噓,只是我測試的結(jié)果。
也許重復(fù)性不高,喜歡的可以試一下,也算是另辟蹊徑的解決方法。
大家不要都憑想象說話,畢竟我也是測試過的。
如果你質(zhì)疑可以提出來,不要說嚇?biāo)馈?br /> 我這里測試過DNL. INL的,但不是全量程每一個(gè)點(diǎn)。
沒有那么高精度的設(shè)備,也沒有那時(shí)間。
十六位65535個(gè)點(diǎn),就算是20v輸出1mv步進(jìn)也20000個(gè)點(diǎn)。
只是2v和19v兩點(diǎn)校正后1v步進(jìn)全量程走一遍,中間挑了幾個(gè)常用點(diǎn)測了下+-100mv、+-10mv和+-1mv的調(diào)整。
每種步進(jìn)都測了下,感覺夠用,比預(yù)期好。
其實(shí)實(shí)際應(yīng)用的話精確到0.1v就足夠了,畢竟不加遠(yuǎn)端補(bǔ)償?shù)脑,誤差幾十毫伏是很正常的。
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