Aplicación del convertidor DAC de alta precisión CM7502 en sistemas láser con galvanómetro

1. Introducción

Los sistemas de galvanómetro láser se utilizan comúnmente para el control preciso de la dirección del haz láser y se aplican ampliamente en marcado láser, grabado, corte y aplicaciones relacionadas. Un galvanómetro es accionado por un motor, típicamente un motor de galvanómetro, que puede cambiar rápidamente el ángulo de un espejo reflectante, ajustando así la posición del haz láser.

Un convertidor digital-analógico (DAC) sirve como el "puente" en un sistema de galvanómetro láser. Su función principal es convertir las señales de control digitales en señales analógicas de alta precisión para accionar el motor del galvanómetro, permitiendo un posicionamiento láser rápido y preciso. El rendimiento del DAC determina directamente la exactitud, velocidad y estabilidad del posicionamiento láser.

El CM7502 (competidor del LTC2642-16) es un DAC de salida de voltaje no amortiguado de 16 bits. Con ventajas como alta precisión, tiempo de establecimiento rápido, alta linealidad y bajo ruido, es especialmente adecuado para aplicaciones de galvanómetro láser:

• Alta precisión: la resolución de 16 bits permite un control preciso del ángulo.

• Asentamiento rápido de la salida: Un tiempo de asentamiento de solo 1 μs coincide con la respuesta dinámica de los sistemas galvanométricos y es especialmente crítico para escaneo de alta velocidad.

• Alta linealidad: INL < ±0,4 LSB, con linealidad estable en todo el rango de temperatura de –40 °C a 125 °C, lo que garantiza un control preciso del ángulo y evita desviaciones de posición.

• Pulso de transición de código ultra bajo: Los pulsos de glitch ocurren durante las transiciones de código del convertidor DAC; el CM7502 presenta uno de los impulsos de glitch más bajos de la industria, asegurando un control suave del motor.

• Bajo consumo de energía: Solo 120 μA de corriente en reposo y un error bajo de offset en código cero de 0,5 LSB.
  
  

2. Características del CM7502

• Salida bipolar

• Operación con fuente única: 2,7 V a 5,5 V

• Baja corriente de alimentación: 120 μA

• Error de INL: ±0,4 LSB

• Bajo impulso de transitorio: 0,5 nV·s

• Tiempo de establecimiento corto: 1 μs

• Voltaje de salida garantizado monótono en todo el rango de temperatura

• La salida de voltaje puede impulsar directamente una carga de 60 kΩ

• interfaz serial compatible con SPI/QSPI/MICROWIRE de 50 MHz

• El reinicio al encender fuerza la salida del DAC a la escala media

• pin de reinicio asíncrono nCLR

• Compensación de corriente de la fuente de referencia

• Paquetes MSOP10 (3 mm × 3 mm) y DFN10 (3 mm × 3 mm)

3. Resumen de la solución

CM7502 opera con una referencia de voltaje externa que varía desde 2 V hasta VDD, que presenta una linealidad extremadamente alta (INL < ±0,4 LSB en toda la temperatura), asegurando que no haya desviación en el control de ángulo. Además, es prácticamente inafectado por el voltaje de referencia, incluyendo errores de offset y errores de ganancia. La deriva térmica del error de ganancia está determinada casi completamente por la deriva térmica de la referencia externa. CM7502 adopta una tecnología única de compensación de corriente de la fuente de referencia para garantizar la consistencia de la corriente extraída por el DAC de la fuente de referencia en toda la salida de código, asegurando que el excelente rendimiento de linealidad del DAC no se vea comprometido debido a la resistencia interna de salida de la fuente de referencia.

Además, el CM7502 adopta un diseño único que agrupa específicamente la red de resistores. El principal salto de transporte (0x7fff0x8000) tiene un pulso de rebaba de <0.5nV · s, que es una orden de magnitud más pequeño que los productos DAC competidores del mismo tipo, lo que garantiza un control suave del motor.

El CM7502 está equipado con una red de resistores coincidente, que, cuando se combina con un amplificador operacional externo (CM4101), puede lograr fácilmente una amplificación de 1:2 del rango de salida; lograr una salida de voltaje bipolar ± VREF. El CM4101 es un amplificador que utiliza un chip bipolar de proceso nacional, que tiene un ruido 1/f excelente y un ruido de banda ancha extremadamente bajo; el CM4101 tiene un ancho de banda y una tasa de slew más altos, y cuando se combina con el CM7502, puede lograr un tiempo de establecimiento de señal de salida extremadamente rápido (como se muestra en la Figura 1).

Ofrecemos una gama de fuentes de referencia de alta precisión que se pueden usar junto con ADC/DAC: el CM5102 es una fuente de referencia bandgap con salida de 2,5 V/3 V y una deriva térmica máxima de 5 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃); el CM5405 es una fuente de referencia Zener con salida de 5 V y una deriva térmica máxima de 2 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃).