DAC mit I/U Wandler

[Karl (Gast)]

Hi Jungs,

ich habe neulich schon einen Thread gestartet bzgl. einer DAC-Auswahl 
mit Settling-Time < 1us. Alle bezahlbaren DACs haben leider einen 
Stromausgang.
Ich benötige aber einen Spannungsausgang. Aktuell liebäugle ich mit 
diesem Typ hier:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac7811.pdf

Nachdem der DAC auch einen Stromausgang besitzt müßte ich den 
Stromausgang mit einem nachgeschalteten I/U-Wandler per OPV-Beschaltung 
wandeln. Ein Schaltungsvorschlag befindet sich hierzu auf Seite 10 des 
Datenblatts.

Wie schätzt Ihr die Qualität der I/U-Wandler-Schaltung ein. Kann die 
OPV-Schaltung der Settling-Time folgen? Und wie wirkt sich die Schaltung 
auf die Pärzision aus?

Ich bin auf Eure Erfahrungen und Meinungen sehr gespannt.

Karl

[Achim S. (Gast)]

Auf S. 14/15 des DAC-Datenblatts hat TI extra eine Tabelle eingefügt, 
nach der du dir deinen Lieblings-OPV aussuchen kannst. Wenn es nach der 
Tabelle halbwegs passen könnte, dann halt im Datenblatt des OPV genau 
nachschauen.

Also z.B. mal für den OPA277:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa277.pdf

- Offsetspannung im Bereich 20µV, Biascurrent im Bereich 1nA -> beides 
genau genug für den 12 bit DAC

- Einstellzeit bei kleinen Signalsprüngen etwas >1µs, bei großen 
Signalsprüngen wird dich die Slewrate von 0,8V/µs gehörig ausbremsen -> 
wenn du wirklich eine Einstellzeit (bis auf welche Genauigkeit?) von 
<1µs brauchst, musst du einen schnelleren OPV wählen.

[Karl (Gast)]

Hi Achim,

vielen Dank für Deine fundierte Antwort. Beim genauen Studium des OPA277 
bin ich dann auch über die Slew-Rate gestoperlt. Langsam verstehe ich 
die Zusammenhänge :-). Danke für die Bestätigung!

Aktuell suche ich noch nach einem OPV mit schneller Slew-Rate (min 
10V/us) bei möglichst kleiner Offset-Spannung. Der OPA350UA erscheint 
mir ganz brauchbar.

Allerdings habe ich das Gefühl, dass sich eine schnelle Slew-Rate mit 
geringem Offset beißt. Ist das wirklich so?

VG,
Karl

[Ulrich (Gast)]

In gewisser Weise sind hohe Slew Rate und geringer Offset schon nicht 
leicht zusammen zu bekommen:
Eine hohe Slew rate ergibt sich mit einem hohen Strom in der 
Eingangsstufe. Das führt aber zu einer größeren Eigenerwärmung des ICs 
und macht damit einen sehr niedrigen Offset schwierig.

So hoch sind die Anforderungen aber noch nicht beim Offset - ggf. 
braucht es halt einen Abgleich.

[Achim S. (Gast)]

Im Normalfall dürfte zwar nicht die Eigenerwärmung aufgrund der 
Ruheströme der begrenzende Faktor ist, denn die Eigenerwärmung aufgrund 
der externen Beschaltung ist meist sehr viel größer. Aber ansonsten sehe 
ich es so wie Ulrich: man kann einen OPV halt in die eine oder in die 
andere Richtung optimieren (Genauigkeit, Rauschen, Geschwindigkeit, 
...). Aber es ist kaum möglich, ihn in alle Richtung gleichzeitig zu 
optimieren und überall Spitzenwerte zu erreichen.

Was deine Anwendung angeht: man will die Schaltung natürlich erst mal 
"möglichst gut" bauen. Aber rechne dir wirklich mal aus, wann der OPV 
"gut genug" ist. Die Offsetanforderungen sind bei 12 bit und mehreren V 
Spannungsbereich nicht sehr hoch. Die Fehler aufgrund der Eingangsströme 
des OPV sind bei Widerständen des DAC im Bereich 10kOhm auch 
unproblematisch. Eine weitere interessante Größe für die Genauigkeit der 
Schaltung ist die Höhe der Spannungsverstärkung. Denn die sinkende 
(Schleifen)Verstärkung bei hohen Frequenzen bewirkt, dass der OPV die 
Differenzspannung nicht mehr ganz genau ausregelt.

Deine Anforderung an die Einstellzeit ist für viele OPV nicht ganz 
einfach zu erfüllen. Aber überleg dir auch hier, wie du letztlich 
feststellen wirst, ob die Einstellzeit gut genug ist. Wenn du dir nur 
mit dem Oszi die Sprungantwort anschauen willst, dann reicht dir schon 
die Einstellzeit bis auf 1% vom Endwert. Das ist eine Größenordnung 
anspruchsloser als die Einstellzeit bis auf 0,1% vom Endwert, die bei 
vielen OPVs spezifiziert wird.

Was deine Wahl des OPA350 angeht: er dürfte alle bisher genannten 
Anforderungen erfüllen. Seine größere Offsetspannung kommt primär daher, 
dass er in CMOS-Technologie gebaut wird (bipolare OPVs sind tendenziell 
genauer). Aber denke daran, dass du diesen OPV mit nicht viel mehr als 
5V versorgen kannst: wenn du gößere Ausgangssignale brauchen solltest, 
ist er nicht geeignet.