標題: r2r網(wǎng)絡(luò)da轉(zhuǎn)換精度提高新方法 [打印本頁]
作者: 51黑菜菜    時間: 2016-1-22 03:30
標題: r2r網(wǎng)絡(luò)da轉(zhuǎn)換精度提高新方法
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還會用激光進行修正。
因為成本問題，不想去買千分之一的電阻。
但因為想實現(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)。
于是想到用一個小阻值電阻去修正，電阻誤差是1%。所以就用一個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。
實測5vda輸出跳動不大于2mv。
因為萬用表量程和線性關(guān)系，實際使用7k5+15k比較好，因為不用切換量程，但手頭沒有�，F(xiàn)在在8位r2r后面級聯(lián)一個8位pwm，連成一個16位da。
擴展到15v量程，可以1mv步進，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。
否則焊接后可能會變化較大，我買的1%的碳膜實際測量在3%左右，焊接后又會漂移1%。
另外建議測試幾個輸出關(guān)鍵點的步進，并進行進一步的修正。
例如127->128，僅修正此點就可以增加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，電壓跳變在0.19-0.20即可。
實測發(fā)現(xiàn)跳變點越高，越影響單調(diào)性，即電壓增長的方向。
跳變點越低，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，把每一位的中點調(diào)整準。
先找四個阻值精確相等的電阻兩并再串聯(lián)組成一個電橋分壓器的一個臂，以此來校正量程中點。
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。
把每一位中點調(diào)到1/2上。例如一位轉(zhuǎn)換，設(shè)定輸出1，應(yīng)當輸出2.5v。兩位轉(zhuǎn)換，設(shè)定輸出2，也應(yīng)當輸出2.5v。
調(diào)整這個點的電阻使他盡可能接近，然后再一位一位的擴充即可，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，然后用這個方法修正，效果比用萬用表修正要好。
因為低位的阻值誤差會慢慢的積累影響高位，同時由于焊接高溫，電阻會變化。
當然后配上去的電阻焊接后也會變化，只不過阻值小影響小，但這個誤差會積累到高位顯現(xiàn)。

作者: 51黑菜菜    時間: 2016-1-22 03:30
應(yīng)當用金屬膜電阻才好

pwm+r2r有點本末倒置了，PWMda最大的缺點就是在輸出噪音上，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這個方法根本就是費力不討好，純折騰。
人工篩選、人工修正的方法只有當年物資極為貧乏的年代才會用于生產(chǎn)，現(xiàn)在只有個別高價格高精度的計量設(shè)備才會這么做，否則你根本就承擔不起生產(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，效果實在是慘不忍睹
作者: 51黑菜菜    時間: 2016-1-22 03:31
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。對比發(fā)現(xiàn)pwm除去前后10個字，中間段線性比r2r好控制。
實際應(yīng)用感覺精度是有的，四位半表校準后，全量程誤差不過兩個字。
最終肯定會用金屬膜，這個只是為了驗證。
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給個型號，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芯片。
12-16位ad，線性好一點的，價格不要超過5元每通道。
20位以上da，速度不要求太高，差分輸入最好。

作者: 51黑菜菜    時間: 2016-1-22 03:31
扶額........敢保證你是理論學多了，（難道是在上大學）好吧先說pwm+r2r，理論來說還行，4位半表測也準......那你號信的話上一下示波器？不嚇死才怪。用在控制電源上那就是各種凌亂。輕則輸出50mv以上的紋波，重則運放直接速度不夠?qū)е率Х€(wěn)。再有dac，估計你沒聽過兩個dac上的重要參數(shù)，DNL. INL
接上......這兩個參數(shù)是衡量dac最大偏差和每個位間偏差的。因此dac分成兩種用途，音頻dac和工業(yè)dac。音頻的都便宜，就因為這兩個參數(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，價格100多，具體型號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
作者: 51黑菜菜    時間: 2016-1-22 03:32
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
符合理論計算

現(xiàn)在pwm兩級濾波后接r2r末位
再一級濾波后運放跟隨緩沖
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。
我這個變壓器正負半周不對稱，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、空載20v開機上升時間1.2ms，無過沖。
負載調(diào)整率四位半表測不出來。
動態(tài)響應(yīng)時間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，不要說嚇死。
我這里測試過DNL. INL的，但不是全量程每一個點。
沒有那么高精度的設(shè)備，也沒有那時間。
十六位65535個點，就算是20v輸出1mv步進也20000個點。
只是2v和19v兩點校正后1v步進全量程走一遍，中間挑了幾個常用點測了下+-100mv、+-10mv和+-1mv的調(diào)整。
每種步進都測了下，感覺夠用，比預(yù)期好。
其實實際應(yīng)用的話精確到0.1v就足夠了，畢竟不加遠端補償?shù)脑�，誤差幾十毫伏是很正常的。



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