Application du convertisseur numérique-analogique haute précision CM7502 dans les systèmes de galvanomètre laser

1. Introduction

Les systèmes galvanométriques laser sont couramment utilisés pour le contrôle précis de la direction du faisceau laser et sont largement appliqués dans le marquage laser, la gravure, la découpe et des applications connexes. Un galvanomètre est entraîné par un moteur — généralement un moteur galvanométrique — qui peut modifier rapidement l'angle d'un miroir réfléchissant, ajustant ainsi la position du faisceau laser.

Un convertisseur numérique-analogique (CNA) joue le rôle de « pont » dans un système galvanométrique laser. Sa fonction principale est de convertir les signaux numériques de commande en signaux analogiques de haute précision afin de piloter le moteur galvanométrique, permettant ainsi un positionnement laser rapide et précis. Les performances du CNA déterminent directement l'exactitude, la vitesse et la stabilité du positionnement laser.

Le CM7502 (concurrent du LTC2642-16) est un CNA à sortie de tension non tamponnée de 16 bits. Grâce à ses avantages tels qu'une grande précision, un temps de stabilisation rapide, une haute linéarité et un faible bruit, il convient particulièrement bien aux applications galvanométriques laser :

• Haute précision : une résolution de 16 bits permet un contrôle précis de l'angle.

• Temps de stabilisation rapide : Un temps de stabilisation de seulement 1 μs correspond à la réponse dynamique des systèmes galvanométriques et est particulièrement critique pour le balayage à haute vitesse.

• Haute linéarité : INL < ±0,4 LSB, avec une linéarité stable sur toute la plage de température de –40 °C à 125 °C, garantissant un contrôle précis de l'angle et évitant les écarts de position.

• Bruit de transition de code ultra-faible : Des impulsions parasites apparaissent lors des transitions de code du CNA ; le CM7502 présente l'un des niveaux de parasites les plus faibles du secteur, assurant un contrôle moteur fluide.

• Faible consommation d'énergie: Seulement 120 μA de courant au repos et une erreur de décalage à zéro faible de 0,5 LSB.
  
  

2. Fonctionnalités du CM7502

• Sortie bipolaire

• Alimentation simple : 2,7 V à 5,5 V

• Faible courant d'alimentation : 120 μA

• Erreur INL : ±0,4 LSB

• Faible impulsion de parasite : 0,5 nV·s

• Temps de stabilisation court : 1 μs

• Tension de sortie garantie monotone sur toute la plage de température

• La tension de sortie peut directement piloter une charge de 60 kΩ

• interface série compatible SPI/QSPI/MICROWIRE à 50 MHz

• La remise à zéro au démarrage force la sortie du CNA à la mi-échelle

• broche de réinitialisation asynchrone nCLR

• Compensation du courant de source de référence

• Boîtiers MSOP10 (3 mm × 3 mm) et DFN10 (3 mm × 3 mm)

3. Aperçu de la solution

Le CM7502 fonctionne avec une référence de tension externe allant de 2 V à VDD, offrant une linéarité extrêmement élevée (INL < ±0,4 LSB sur toute la plage de température), ce qui garantit aucune déviation dans le contrôle angulaire. Il est pratiquement insensible à la tension de référence, tant en erreur d'offset qu'en erreur de gain. La dérive thermique de l'erreur de gain est presque entièrement déterminée par la dérive thermique de la référence externe. Le CM7502 intègre une technologie unique de compensation du courant de source de référence, assurant la constance du courant absorbé par le CNA depuis la source de référence quelle que soit la valeur numérique de sortie, garantissant ainsi que les excellentes performances de linéarité du CNA ne soient pas compromises par la résistance interne de sortie de la source de référence.

En outre, le CM7502 adopte une conception unique qui regroupe spécifiquement le réseau de résistances. Le basculement principal (0x7fff à 0x8000) présente un pic de rebond inférieur à 0,5 nV·s, soit une amplitude dix fois plus faible que celle des produits DAC concurrents du même type, garantissant ainsi une commande moteur particulièrement fluide.

Le CM7502 est équipé d'un réseau de résistances appariées qui, combiné à un amplificateur opérationnel externe (CM4101), permet facilement une amplification 1:2 de la plage de sortie ; il permet ainsi une sortie de tension bipolaire ± VREF. Le CM4101 est un amplificateur utilisant une puce process bipolaire domestique, offrant un excellent bruit 1/f et un bruit large bande extrêmement faible ; le CM4101 dispose d'une bande passante et d'un taux de montée plus élevés, et lorsqu'il est associé au CM7502, il permet un temps de stabilisation du signal de sortie extrêmement rapide (voir Figure 1).

Nous proposons une gamme de sources de référence haute précision pouvant être utilisées conjointement avec des CAN/CNA : le CM5102 est une source de référence à bande passante de sortie 2,5 V/3 V avec une dérive thermique maximale de 5 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃) ; le CM5405 est une source de référence Zener à sortie 5 V avec une dérive thermique maximale de 2 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃).