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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DAC LTC1821 für unipolare Betriebsart


Autor: ChristophK (Gast)
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Ich möchte eine Referenzspannungsquelle mittels eines 16bit LTC1821 DACs 
stufenweise abgreifen (mit der Quantisierungsgranularität, das sei in 
Kauf genommen).

Der DAC soll Ausgangswerte von 0-10V liefern, also unsymmetrischer 
Ausgang.
Danach soll noch eine Puffer oder 2:1 Verstärkerstufe folgen.

Gehe ich recht in der Annahme, daß dazu die Typen LTC1821 (ohne den 
Zusatz -1) zutreffend sind und die Typen -1 für bipolare Betriebsart?

Problem ist im Moment, daß mir mein Lieferant sagt, er könne die Typen

     LTC1821ACGW
     LTC1821ACGW#PBF
     LTC1821BCGW
     LTC1821BCGW#PBF

nicht liefern.

Sind die allgemein nicht verfügbar? Oder ist meine Auswahl zu eng?


Vielleicht wird jetzt jemand auch vorschlagen, ich solle die Pegel über 
den nachgeschalteten OPV einstellen, aber da bin ich mir nicht sicher, 
ob ich mir da nicht Offset- und Genauigkeitsprobleme einhandele. 
(Anforderung ca. 100 ppm)

Danke für Meinungen und Ratschläge,

Christoph

Autor: Anja (Gast)
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Also der Unterschied -1 zu "nicht -1" ist nur im Reset-Verhalten.

LTC1821: Reset to Zero Scale
LTC1821-1: Reset to Midscale

-1 passt besser zu Bipolar weil dann die Ausgangsspannung nach Reset = 0 
ist.

Ob bipolar oder nicht entscheidet letztendlich die Außenbeschaltung.

Wenn Du 0..20V brauchst könntest Du auch die Spannungsdifferenz zwischen 
VRef = -10V (Ausgang externer OP) und der Ausgangsspannung abgreifen 
bzw. puffern falls Deine "Referenz" potentialfrei versorgt wird.

Ansonsten ist es leichter einen externen 1:1 Spannungsteiler auf 100ppm 
zu paaren (gibts fertig) als einen externen und einen IC-internen 
Widerstand.
Die IC-Internen Widerstände haben sowieso keine absolute sondern nur 
eine Relative Genauigkeit untereinander.

Allerdings: bei 100 ppm mußt Du wahrscheinlich sowieso das Gesamtsystem 
auf full scale trimmen.

Gruß Anja

Autor: ChristophK (Gast)
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Danke, Anja, für Deine Ausführungen. Kannst Du mir nur den Satz etwas 
erläutern:

> Allerdings: bei 100 ppm mußt Du wahrscheinlich sowieso das Gesamtsystem
> auf full scale trimmen.

Gruß

Christoph

Autor: Anja (Gast)
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Naja,

Wenn Du Widerstände mit 0,01% verwendest hast Du schon bis zu 0,02% = 
200 ppm Fehler.
Hinzu kommt die Abweichung der Referenzspannungsquelle.

Diese Fehler würde ich mit einem "über alles Abgleich" z.B. am 
Trim-Eingang der Referenzspannungsquelle abgleichen.

Gruß Anja

Autor: ChristophK (Gast)
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> Wenn Du Widerstände mit 0,01% verwendest hast Du schon bis zu 0,02% =
> 200 ppm Fehler.
> Hinzu kommt die Abweichung der Referenzspannungsquelle.

> Diese Fehler würde ich mit einem "über alles Abgleich" z.B. am
> Trim-Eingang der Referenzspannungsquelle abgleichen.

Es geht ja um die Bestückung des 2:1 OPVs. Könnte ich das auch durch 
Selektion von Widerständen erreichen? Indem ich beispielsweise
preiswertere mittels einer Widerstandsbrücke einmesse? Gut da brauchte 
ich auch erst wieder einen Referenzteiler.


Welchen Einfluß hat das "Trimmen" auf die Langzeitstabilität der 
Referenz?

--
Christoph

Autor: Anja (Gast)
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ChristophK schrieb:
> Könnte ich das auch durch
> Selektion von Widerständen erreichen?

Prinzipiell ja.

> Indem ich beispielsweise
> preiswertere mittels einer Widerstandsbrücke einmesse?

das auf keinen Fall. Du brauchst mindestens Präzisionsdrahtwiderstände 
oder Metallfolienwiderstände. (nicht verwechseln mit Metallfilm).

Preiswerte (lackierte) Widerstände haben ca 1% Alterungsstabilität. 
Selbst als "High Precision" angepriesene Widerstände mit 0.02% 
Grundgenauigkeit dieser Kategorie altern bis zu 0.5%.
http://www.yageo.com/pdf/yageo/Leaded-R_MHP_2009.pdf

Gute Präzisionswiderstände (vergossen) liegen bei 50 ppm oder darunter.
http://www.vishay.com/docs/63001/s.pdf

Hermetisch dichte in Öl gelagerte sind noch besser. (Aber die wirst Du 
nicht bezahlen wollen).

ChristophK schrieb:
> Welchen Einfluß hat das "Trimmen" auf die Langzeitstabilität der
> Referenz?

Hängt vom Verstellbereich der Referenz und der Stabilität der 
verwendeten Bauteile ab.

Gruß Anja

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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wenn du zwei 100k-Widerstände mit 0,1% (+-100 Ohm) als 1:1-Teiler 
nimmst, schalte ein 250 Ohm-Spindeltrimmer (20, oder 25 Umdrehungen) 
dazwischen und mach mit dem den Abgleich. Selbst, wenn der 
Spindeltrimmer einen deutlich höheren Temperaturkoeffizient hat, als die 
Widerstände, beeinflusst es die Gesamtgenauigkeit nur unwesentlich, da 
die gesamte Widerstandsbahn den gleichen Temperaturkoeffizient hat.

Hat eigentlich mal jemand Widerstände mit 0,01%, oder gar 0,005% 
Toleranz gekauft und kann dafür eine Quelle und ungefähre Preise nennen? 
Würde mich mal interessieren, was der Aufpreis zu 0,1% ist.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ja. Ein 0.1% 0603 10k kostet um die 1.60Euro bei eins bis 20 Stueck. Ein 
0.02% 10k kostet um die 14 Euro bei 20 Stueck. Der Zweite bei Vishay.

Autor: Anja (Gast)
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Einzelstücke gibts auch bei RS oder Farnell:

Je nach TK (TK 2,0 oder TK 0,6) auch etwas teurer

http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAct...

oder auch gleich als Spannungsteiler:

http://de.farnell.com/vishay-foil-resistors/1485v0...

Gruß Anja

Autor: Anja (Gast)
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Hey noch Was schrieb:
> Ja. Ein 0.1% 0603 10k kostet um die 1.60Euro bei eins bis 20 Stueck.

Wobei ich bezweifle daß der eine Alterungsstabilität auch nur annähernd 
in Richtung Metallfolie oder Drahtwiderstand hat.

Das schlimme bei den Widerständen ist daß die Grundspezifikation (= 
Toleranz bei 25 Grad im Neu-Zustand) immer genauer spezifiziert wird. 
Während der TK und die Stabilität in den Datenblättern immer schlechter 
wird. Früher waren 1% Widerstände meist gleichzeitig auch TK50. Heute 
sind 1% Widerstände meist nur TK100. (gibt evtl bereits auch TK200 
obwohl dann bei 100 Grad Temperaturdifferenz noch 2% Temperaturfehler 
vorhanden sind was eine 1% Spezifikation ad absurdum führt).

Gruß Anja

Autor: ChristophK (Gast)
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Hallo zusammen,

ich möchte noch mal auf mein initiales Problem zurückkommen:
(oder soll ich lieber einen neuen Thread aufmachen?)

Ich sagte zwar, ich wollte 0-10V unipolar erzeugen aus einer Referenz 
von 10V.

Eigentlich aber ist die Endaufgabe eine andere, nämlich bei einer 
vorhandenen Referenz von 10V definierte Spannungsstufen von 0-20V zu 
erzeugen.

Die Grundidee war folgende:

10V Referenz, DAC liefert 0-10V, die verstärke ich 2:1.

Jetzt kam mir aber folgender Gedanke:

Der LTC1821 kann aus einer 10V Referenz +/-10V Ausgang erzeugen. Wenn 
ich das Bezugspotential am Ausgang auf -10V lege, wäre ich doch fertig?

Muß der Ausgang meiner Referenz gepuffert sein, oder kann ich direkt in
den Eingang des DAC? Wahrscheinlich muß ich doch wohl puffern?

Alles im Inneren des Gehäuses muß natürlich dann floaten gegenüber dem 
GND, der ja dann mit -10V Verbindung hat, was bedingt, daß ich nicht die 
vorhandene Referenz nehmen kann (0V am Gehäuse/GND), sondern eine neue 
aufbauen muß.

--
Christoph

Autor: Anja (Gast)
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ChristophK schrieb:
> Der LTC1821 kann aus einer 10V Referenz +/-10V Ausgang erzeugen. Wenn
> ich das Bezugspotential am Ausgang auf -10V lege, wäre ich doch fertig?

Habe ich bereits oben im Thread vorgeschlagen :-)

> Muß der Ausgang meiner Referenz gepuffert sein, oder kann ich direkt in
> den Eingang des DAC? Wahrscheinlich muß ich doch wohl puffern?

Hängt von dem benötigten Strom und dem Innenwiderstand der Referenz ab.

Gruß Anja

Autor: ChristophK (Gast)
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@Anja:

Danke. Hatte ich schon wieder aus dem Auge verloren, Deine Antwort oben:

> Wenn Du 0..20V brauchst könntest Du auch die Spannungsdifferenz zwischen
> VRef = -10V (Ausgang externer OP) und der Ausgangsspannung abgreifen
> bzw. puffern falls Deine "Referenz" potentialfrei versorgt wird.

Die Referenz ist ein LT1021-10. Und die ginge in den Eingang des LTC 
1821 pins 10 und 11.

Und der Ausgang des LTC 1821? Da hängen Eingänge von Meßverstärkern >10K
dran.

--
Christoph

Autor: ChristophK (Gast)
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Ohnehin ist die Quelle ja schon mit 4.7K belastet (als Grundlast). Da 
wird der DAC-Eingang nichts ausmachen. Nachgeschaltete Schaltungen haben 
1 MOhm Eingangswiderstand, also alles kein Problem und wohl dann keine 
Pufferung erforderlich.

Was ich mich im Moment noch frage: Die DAC +/-15V Versorgung, reicht da 
eine 7815/7915-Regelung mit 100nF keram. Abblockung?


--
Christoph

Autor: Anja (Gast)
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ChristophK schrieb:
> Was ich mich im Moment noch frage: Die DAC +/-15V Versorgung, reicht da
> eine 7815/7915-Regelung mit 100nF keram. Abblockung?

Der 7915 braucht je nach Hersteller mehr als 100nF (bis 1uF) für 
stabilen Betrieb am Ausgang. Ich nehme standardmäßig einen 100nF und 
einen kleinen Elko für Negativ-Regler.

Ansonsten ist es eine Philosophiefrage: Keramische Kondensatoren haben 
stärkere Mikrofonieeffekte als Folienkondensatoren.
Die Standard-Regler haben einen Temperaturkoeffizienten von ca 100 ppm/K 
(1mV/Grad) die sich über die PSRR wieder (minimal) aufs Ausgangssignal 
auswirken können.
Zusätzlich rauschen Standardregler (je nach Hersteller unterschiedlich) 
im vergleich zu einem optimierten Regler relativ stark...

Aber: im Normalfall sollte ein 7815/7915 (richtig abgeblockt) ausreichen

Gruß Anja

Autor: ChristophK (Gast)
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Danke f.d. Hinweis. Hatte das im Moment vergessen, daß die 78/7915 mehr 
als 100nF Abblockung brauchen. Vielleicht noch ein allerletztes: Wie 
wirkt sich
Unsymmetrie in der Versorgungsspannung aus (DAC LTC1821)? Wenn also
|V+ - V-| > x > 0 ?

--
Christoph

Autor: ChristophK (Gast)
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||V+| - |V-|| sollte das heißen :)
--
C.

Autor: Anja (Gast)
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ChristophK schrieb:
> Wie wirkt sich
> Unsymmetrie in der Versorgungsspannung aus (DAC LTC1821)?

Du kannst Fragen stellen... Wie wärs wenn Du selbst mal ein bischen 
darüber nachdenkst welcher Parameter aus dem Datenblatt am ehesten 
hinkommt?
Kleiner Tipp: Als Operationsverstärker kenne ich nur meine Pins. Ob sich 
jetzt die Versorgungsspannung in Relation zu den Eingängen ändert oder 
die Eingangsspannungen kann ich nicht unterscheiden.

Gruß Anja

Autor: ChristophK (Gast)
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Anja schrieb:
> Wenn Du 0..20V brauchst könntest Du auch die Spannungsdifferenz zwischen
> VRef = -10V (Ausgang externer OP) und der Ausgangsspannung abgreifen
> bzw. puffern falls Deine "Referenz" potentialfrei versorgt wird.

Hallo,

ich habe die Quelle jetzt gebaut. Eine +10V Referenz mit dem LTC1021
und die Schaltung mit dem DAC  LTC1821 (siehe hier: 
http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=LTC1821  bzw. 
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1821f.pdf).

Mein 0-Potential ist der DAC-Ausgang der auch auf Gehäuse und 
Abschirmmasse liegt (das ganze ist in eine Kiste eingebaut, die ich mit 
Cu-Folie umklebt habe. Die Referenzspannung greife ich am Vref-Ausgang 
des LTC1021 ab (entspricht in obiger Schaltung dem mit ~ VREF/-VREF 
bezeichneten Eingang.

Die Einstellung der Spannungswerte mache ich im Moment mit 16 Schaltern 
und einem Taster für _LD/_WR (AtMega48 ist geplant). Bei 
Vollaussteuerung habe ich genau 20,00022 V (Ich muß die Referenz noch 3 
Tage in den Ofen schieben, um die Langzeitstabilität zu verbessern).

So, nun meine Beobachtung bzw. Frage:

Lege ich die "0" an den DAC an, so messe ich am Ausgang 0,391 mV.
Schließe ich den Eingang des Keithley 2100 kurz, so sieht es 0,003mV.

Wie kann ich die 0,391mV verbessern?
PSRR ist 2LSB/V, meine V- ist im Moment (7915 unbeschaltet) -15,12V, 
meine V+ (7815 dito unbeschaltet) ist 14,85 V.

--
Christoph

Autor: Anja (Gast)
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ChristophK schrieb:
> Wie kann ich die 0,391mV verbessern?
> PSRR ist 2LSB/V, meine V- ist im Moment (7915 unbeschaltet) -15,12V,
> meine V+ (7815 dito unbeschaltet) ist 14,85 V.

Mhm.
1 LSB = 0.153mV
Zero Scale Error unipolar ist bis zu 3 LSB bei 25 Grad laut Datenblatt.
Dann ist da noch die Frage ob du direkt am DAC-Ausgang und Masse 
gemessen hast oder zwischen dem DAC und deinem Messpunkt ein 
Masseversatz durch Versorgungsströme vorhanden ist.

Ansonsten: Du könntest an Pin 14,16 oder 17 einen kleinen Strom 
einspeisen um den Offset auf Null abzugleichen. Frag mich aber nicht ob 
das die Linearität oder den Temperaturgang beeinflußt.

Gruß Anja

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