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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Auf der Suche nach einem 14 Bit DAC


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von L. N. (derneumann)


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Hallo,

es geht wieder mal um mein Labornetzteil an dem ich seit einer ganzen 
Weile feile: https://github.com/mamama1/LabPSU_Darlington

Aktuell habe ich einen MCP4922 mit externer 2,048V Referenz als DAC für 
die Spannungs- und Stromeinstellung (CV/CC mode). Für die 
Spannungseinstellung kommt noch ein OPA2197 OPV mit sechsfacher 
Verstärkung zum Einsatz, womit ich dann die Spannung von 0 (tatsächlich 
eher 10mV, wegen Single Supply am OPV) bis 12,288V einstellen kann (in 3 
mV Schritten).

Das funktioniert soweit schon sehr gut, ich bewege mich in der Regel 
innerhalb von 0,1% innerhalb der eingestellten Spannung.

Ich würde das Design gerne dahingehend ändern, dass ich die Spannung in 
1mV Schritten einstellen kann.

Hierzu hätte ich vorgesehen zu einem 14 Bit DAC mit 4,096V 
Spannungsreferenz bei vierfacher Verstärkung des OPVs dahinter zu 
wechseln.
4,096V / 16384 = 0,25mV pro Schritt * Gain = 4 ergibt genau 1mV pro 
Schritt bei 0 - 16,384V Ausgangsspannung.

Soweit, so gut, denke ich. Bedenken bisher?

Als DAC hätte ich bisher z.B. diesen hier gefunden:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac8311.pdf

Für die Stromeinstellung würde ich evtl. einen eigenen DAC nehmen oder 
ich suche mir noch einen mit ähnlichen Parametern und zwei Kanälen aus. 
Für die Stromeinstellung reichen mir eigentlich 12 Bit und 2,048V VREF.

Meine eigentlichen Fragen zu diesen DACs wie dem DAC8311:
- haben die DACs welche die Versorgungsspannung als VREF verwenden 
irgendwelche generellen Nachteile gegenüber DACs mit separatem VREF 
Eingang, was die Performance betrifft?
- Kommt der Ausgang des DACs wirklich an die VREF (=4,096V) heran? Laut 
Datenblatt ja, aber ganz 100% Rail to Rail kann das doch nicht sein, 
oder?
Grundsätzlich wäre es mir ja egal. ob das Netzteil jetzt 16,384V 
erreicht oder 16,3V interessiert mich eigentlich weniger... Geht nur ums 
Verständnis.
. Laut den Datenblättern des MCP4922 und des DAC8311 scheint der DAC8311 
ja in jeder Hinsicht besser zu sein - sehe ich das richt, oder übersehe 
ich da was wesentliches?

Seht ihr allgemein Probleme mit dem DAC8311 oder dessen "Art", die gegen 
einen Einsatz in meiner Schaltung anstatt des MCP4922 sprechen würden 
oder die die Performance der Schaltung verschlechtern würden?

Ich bin etwas skeptisch, es wirkt zu gut um wahr zu sein und meistens 
ist dann was faul oder man übersieht etwas...

Danke!

: Bearbeitet durch User
von ths (Gast)


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Microchip ist für DACs vielleicht nicht die allererste Adresse, mit 
Texas Instruments oder Analog Devices liegt man nicht schlecht.

Es ist jedoch auch hier nicht verkehrt, die Datenblätter mit der 
Suchfunktion auf "output voltage swing" o.ä. zu durchkämmen, um dazu 
Bemerkungen im Text zu finden. Der Blick in die Tabellen und auf 
Beispielschaltungen ist oft nicht ausreichend.

von Maxim B. (max182)


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L. N. schrieb:
> es geht wieder mal um mein Labornetzteil an dem ich seit einer ganzen
> Weile feile: https://github.com/mamama1/LabPSU_Darlington

Leider konnte ich auf "schematics.pdf" nicht finden, um welchen 
Mikrocontroller es geht?

Ich würde über eine Zusammensetzung aus DAC und PWM überlegen.

von MaWin (Gast)


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Ich würde das als R2R aufbauen. Bei mir läuft das auch mit 
1%-Widerständen.

von georg (Gast)


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MaWin schrieb:
> Ich würde das als R2R aufbauen. Bei mir läuft das auch mit
> 1%-Widerständen.

1% ergibt 14 bit Auflösung?

Georg

von Maxim B. (max182)


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MaWin schrieb:
> Ich würde das als R2R aufbauen. Bei mir läuft das auch mit
> 1%-Widerständen.

Mit 1%-Widerständen kannst du weniger als 7 Bit Auflösung haben. Mit 
teueren 0,1%-Widerständen kannst du 10 Bit Auflösung haben. MCP4922 gibt 
schon alleine 12 Bit Auflösung und kostet weniger, als 20 
0,1%-Widerstände. Braucht auch weniger Platz.

Man kann natürlich gar ohne DAC machen: 2x PWM und Addieren. Da es hier 
nicht um Schall- oder Videofrequenz geht. Man muß dann nur Summator 
einstimmen.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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> MaWin (Gast)
> Datum: 09.06.2019 17:41

Mal wieder ein Beitrag des Psychopathen der seinen Namen nicht kennt und 
stattdessen MaWin ins Namensfeld schreibt.
Leicht daran zu erkennen dass er inhaltlich so dumm ist dass es weh tut.

von MaWin (Gast)


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MaWin schrieb:
>> MaWin (Gast)
>> Datum: 09.06.2019 17:41
>
> Mal wieder ein Beitrag des Psychopathen der seinen Namen nicht kennt und
> stattdessen MaWin ins Namensfeld schreibt.
> Leicht daran zu erkennen dass er inhaltlich so dumm ist dass es weh tut.

Das klingt nach Copy&Paste

von L. N. (derneumann)


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ähm... also für R2R hab ich keinen Platz und keinen Bock :-D

Ich habe nun vor, statt MCP4922 + REF3120 einfach 2x DAC8311 + 1x 
REF5040 zu nehmen, wobei REF5040 gleichzeitig beide DAC8311 DACs mit 
Spannung versorgen soll.
Einer der DACs hat denn den OPV mit vierfacher Verstärkung für die 
Einstellung der Spannung dranhängen.

Gibts Bedenken dazu? :-)

von MaWin (Gast)


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L. N. schrieb:
> ähm... also für R2R hab ich keinen Platz und keinen Bock :-D

Du lamer! :-D

Mit R2R kannst auch 16Bit machen. Ich kann das. Theoretisch sogar 32Bit. 
Aber dann sollten es wirklich kleine Wiederstände sein (fon Der bauform 
her).

von L. N. (derneumann)


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Maxim B. schrieb:
> Leider konnte ich auf "schematics.pdf" nicht finden, um welchen
> Mikrocontroller es geht?

Tatsache, sieht man erst in Eagle. War mir gar nicht aufgefallen. Es ist 
ein Teensy 3.5, also ein MK64FX512VMD12 Cortex-M4F.

Mit dem internen DAC bin ich durch, auch mit dem internen ADC. Hab ich 
alles schon durchprobiert auf 2 oder 3 Boardrevisionen und hat für mich 
nicht gepasst. Daher bin ich grade wieder dabei, externe DACs und ADCs 
zu verwenden.

Als ADCs kommen da jetzt zwei ADS1115 rein (mit differenzieller Messung) 
und eben zwei DAC8311, nach Möglichkeit.

Möchte mich da auch nicht mehr mit PWM und Filtern herumspielen, ehrlich 
gesagt (hab ich ganz am Anfang des Projekts auch mal gemacht), wenn es 
schon spezialisierte, Spitzen ICs von TI & Co. gibt, die ihr Handwerk 
sicher besser verstehen als ich und wenn ich schon in Regionen unterwegs 
bin was Präzision betrifft, wo mir einfach bei Weitem das Know How fehlt 
um sowas diskret mit R2R oder PWM + Filtern aufzubauen.

von Maxim B. (max182)


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MaWin schrieb:
> Ich kann das. Theoretisch sogar 32Bit.

Für 32 Bit brauchst du zwar Widerstände mit 0,0000000233 % Toleranz, und 
auch genau so gut miteinander abgestimmten Analogschlüssel. Wo kaufst du 
solchen?

Ich habe noch nie von einem R2R DAC 32 bit gehört. Hast du schon 
Nobelpreis für deine Erfindung bekommen? :)

von Maxim B. (max182)


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L. N. schrieb:
> Möchte mich da auch nicht mehr mit PWM und Filtern herumspielen, ehrlich
> gesagt (hab ich ganz am Anfang des Projekts auch mal gemacht), wenn es
> schon spezialisierte, Spitzen ICs von TI & Co. gibt, die ihr Handwerk
> sicher besser verstehen als ich und wenn ich schon in Regionen unterwegs
> bin was Präzision betrifft, wo mir einfach bei Weitem das Know How fehlt
> um sowas diskret mit R2R oder PWM + Filtern aufzubauen.

Mit R2R würde ich auch höchstens bis 8 bit gehen, auch das nur bedingt.
PWM oder fertige DAC? Das ist eine Geschmackssache hier. DAC8311 sind 
hier wohl nicht bis zu Ende ausgenutzt, werden aber genau so gut 
arbeiten wie auch PWM. Wenn DAC8311 leicht zu kaufen sind - warum auch 
nicht?

: Bearbeitet durch User
von Die spinnen die Roemer (Gast)


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Du solltest dich von 14 bit und krummen Referenzen loesen. Nimm 16 bit 
und eine normale 5V Referenz. Ob ein Step nun 1mV, 0.32642mV ist 
eigentlich egal.

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