Anwendung des hochpräzisen DAC CM7502 in Laser-Galvanometersystemen

1. Einleitung

Lasergalvanometersysteme werden häufig für die präzise Steuerung der Laserstrahlrichtung verwendet und finden breite Anwendung in Laserbeschriftung, Gravur, Schneiden und verwandten Anwendungen. Ein Galvanometer wird von einem Motor – typischerweise einem Galvanometermotor – angetrieben, der den Winkel eines reflektierenden Spiegels schnell verändern kann, wodurch die Position des Laserstrahls angepasst wird.

Ein Digital-Analog-Wandler (DAC) fungiert als „Schnittstelle“ in einem Lasergalvanometersystem. Seine Kernfunktion besteht darin, digitale Steuersignale in hochpräzise analoge Signale umzuwandeln, um den Galvanometermotor anzusteuern und eine schnelle und genaue Laserpositionierung zu ermöglichen. Die Leistung des DACs bestimmt direkt die Genauigkeit, Geschwindigkeit und Stabilität der Laserpositionierung.

Der CM7502 (konkurrenzfähig zum LTC2642-16) ist ein 16-Bit unbufferter Spannungsausgangs-DAC. Mit Vorteilen wie hoher Präzision, schneller Ausgangsverstellung, hoher Linearität und geringem Rauschen eignet er sich besonders gut für Lasergalvanometeranwendungen:

• Hohe Präzision: 16-Bit-Auflösung ermöglicht präzise Winkelsteuerung.

• Schneller Ausgangsabgleich: Eine Abgleichzeit von nur 1 μs entspricht der dynamischen Reaktion von Galvanometersystemen und ist besonders entscheidend für Hochgeschwindigkeits-Scanning.

• Hohe Linearität: INL < ±0,4 LSB, mit stabiler Linearität über den gesamten Temperaturbereich von –40 °C bis 125 °C, was genaue Winkelsteuerung sicherstellt und Positionsabweichungen vermeidet.

• Ultraniedrige Code-Übergangs-Störimpulse: Störimpulse treten bei DAC-Code-Übergängen auf; der CM7502 weist einen der niedrigsten Störimpulse der Branche auf, was eine reibungslose Motorsteuerung gewährleistet.

• Niedriger Stromverbrauch: Nur 120 μA Ruhestrom und ein geringer Null-Code-Offset-Fehler von 0,5 LSB.
  
  

2. CM7502 Merkmale

• Bipolarer Ausgang

• Einzelversorgungsspannung: 2,7 V bis 5,5 V

• Geringer Versorgungsstrom: 120 μA

• INL-Fehler: ±0,4 LSB

• Geringer Glitch-Impuls: 0,5 nV·s

• Kurze Einschwingzeit: 1 μs

• Garantierte monotone Ausgangsspannung über den gesamten Temperaturbereich

• Die Spannungsausgabe kann direkt eine 60-kΩ-Last ansteuern

• 50-MHz-SPI/QSPI/MICROWIRE-kompatibles seriellen Interface

• Ein Power-on-Reset zwingt die DAC-Ausgabe in den Mittenwertbereich

• nCLR asynchroner Reset-Pin

• Kompensation des Referenzstromquellenstroms

• MSOP10 (3 mm × 3 mm) und DFN10 (3 mm × 3 mm) Gehäuse

3. Lösungsübersicht

Der CM7502 arbeitet mit einer externen Spannungsreferenz im Bereich von 2 V bis VDD, die eine äußerst hohe Linearität aufweist (gesamte Temperatur-INL < ±0,4 LSB), wodurch keine Abweichung bei der Winkelsteuerung auftritt. Zudem ist er nahezu unbeeinflusst durch die Referenzspannung, einschließlich Offset- und Verstärkungsfehler. Der Temperaturgang des Verstärkungsfehlers wird nahezu ausschließlich durch den Temperaturgang der externen Referenz bestimmt. Der CM7502 verwendet eine einzigartige Technologie zur Kompensation des Referenzstroms, um die Konsistenz des vom DAC entnommenen Stroms aus der Referenzquelle über den gesamten Codebereich hinweg sicherzustellen, wodurch gewährleistet ist, dass die hervorragende Linearitätsleistung des DAC nicht durch den Ausgangswiderstand der Referenzquelle beeinträchtigt wird.

Darüber hinaus verfügt der CM7502 über ein einzigartiges Design, das speziell das Widerstandsnetzwerk gruppiert. Der Haupt-Übertragungs-Flip (0x7fff0x8000) weist einen Burr-Puls von <0,5 nV·s auf, was um eine Größenordnung geringer ist als bei konkurrierenden DAC-Produkten desselben Typs, und gewährleistet eine gleichmäßige Motorsteuerung.

Der CM7502 ist mit einem passenden Widerstandsnetzwerk ausgestattet, das in Kombination mit einem externen Operationsverstärker (CM4101) problemlos eine 1:2-Verstärkung des Ausgabebereichs ermöglicht; realisiert eine bipolar ± VREF Spannungsausgabe. Der CM4101 ist ein Verstärker, der einen heimischen Bipolar-Prozess-Chip verwendet und über hervorragendes 1/f-Rauschen sowie äußerst geringes Breitbandrauschen verfügt; Der CM4101 weist eine höhere Bandbreite und Steilheit auf, und in Kombination mit dem CM7502 kann er eine äußerst schnelle Ausgangssignal-Setup-Zeit erreichen (siehe Abbildung 1).

Wir bieten eine Reihe hochpräziser Referenzquellen, die in Kombination mit ADC/DAC verwendet werden können: CM5102 ist eine Bandgap-Referenzquelle mit 2,5 V/3 V Ausgang und einem maximalen Temperaturdrift von 5 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃); CM5405 ist eine Zener-Referenzquelle mit 5 V Ausgang und einem maximalen Temperaturdrift von 2 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃).