A nagypontosságú DAC CM7502 alkalmazása lézergalvanométeres rendszerekben

1. Bevezetés

A lézeres galvanométer rendszereket általánosan használják a lézersugár irányának pontos szabályozására, és széles körben alkalmazzák őket lézeres marásban, gravírozásban, vágásban és kapcsolódó alkalmazásokban. A galvanométert egy motor hajtja – általában galvanométer-motor –, amely gyorsan megváltoztatja a tükröző felület szögét, így állítva be a lézersugár pozícióját.

Egy digitális-analóg konverter (DAC) a „híd” szerepét tölti be a lézeres galvanométer rendszerben. Alapvető funkciója, hogy digitális vezérlőjeleket alakítson ki nagy pontosságú analóg jelekké a galvanométer-motor meghajtásához, lehetővé téve a gyors és pontos lézerpozicionálást. A DAC teljesítménye közvetlenül meghatározza a lézerpozicionálás pontosságát, sebességét és stabilitását.

A CM7502 (a LTC2642-16 versenytársa) egy 16 bites, puffer nélküli feszültségkimenetű DAC. Olyan előnyökkel rendelkezik, mint a magas pontosság, gyors kimeneti beállási idő, magas linearitás és alacsony zajszint, így kiválóan alkalmas lézeres galvanométer alkalmazásokhoz:

• Nagy pontosságú: a 16 bites felbontás lehetővé teszi a pontos szögvezérlést.

• Gyors kimeneti beállás: Csak 1 μs beállási idő, ami illeszkedik a galvanométeres rendszerek dinamikus válaszához, különösen fontos nagysebességű pásztázás esetén.

• Magas linearitás: INL < ±0,4 LSB, stabil linearitás az egész hőmérséklettartományon (–40°C-tól 125°C-ig), biztosítva a pontos szögvezérlést és elkerülve a pozíciós eltérést.

• Ultracsekély kódátmeneti zavar: A kódátmenetek során zavarimpulzusok léphetnek fel; a CM7502 az ipar egyik legalacsonyabb zavarimpulzusával rendelkezik, így sima motorvezérlést biztosít.

• Alacsony energiafogyasztás: Csak 120 μA nyugalmi áramfelvétel és alacsony nullkód offset hiba: 0,5 LSB.
  
  

2. CM7502 Jellemzők

• Bipoláris kimenet

• Egytápfeszültségű üzem: 2,7 V - 5,5 V

• Alacsony fogyasztás: 120 μA

• INL hiba: ±0,4 LSB

• Alacsony zavarimpulzus: 0,5 nV·s

• Rövid beállási idő: 1 μs

• Garantált monoton kimeneti feszültség az egész hőmérséklet-tartományban

• A feszültségkimenet közvetlenül meghajthat egy 60 kΩ-os terhelést

• 50 MHz-es SPI/QSPI/MICROWIRE-kompatibilis soros interfész

• Bekapcsoláskor az alaphelyzetbe állítás a D/A-átalakító kimenetét középhelyzetbe állítja

• nCLR aszinkron alaphelyzet-visszaállító láb

• Referencia forrásáram-kompenzáció

• MSOP10 (3 mm × 3 mm) és DFN10 (3 mm × 3 mm) házak

3. Megoldás áttekintése

A CM7502 külső, 2 V-tól a VDD-ig terjedő feszültségreferenciával működik, amely rendkívül magas linearitással rendelkezik (teljes hőmérséklettartományban INL < ±0,4 LSB), így biztosítva a szögvezérlés eltérésmentességét. Szinte nincs hatással a referenciafeszültségre, beleértve az offset- és erősítési hibákat is. Az erősítési hiba hőmérsékletfüggése gyakorlatilag kizárólag a külső referencia hőmérsékletdriftjétől függ. A CM7502 egyedi referenciaáram-kompenzációs technológiát alkalmaz, amely biztosítja a D/A-átalakító által a referenciaforrásból teljes kódkimenet mellett felvett áram konzisztenciáját, így garantálva, hogy a D/A-átalakító kiváló linearitási teljesítménye ne szenvedjen csorbát a referenciaforrás belső ellenállása miatt.

Ezen felül a CM7502 egyedülálló tervezést alkalmaz, amely kifejezetten a ellenállás-hálózat csoportosítására fókuszál. A fő hordozó flip (0x7fff0x8000) burr impulzusa <0,5 nV·s, ami egy nagyságrenddel kisebb, mint az azonos típusú versenytárs DAC termékeké, így biztosítva a sima motorvezérlést.

A CM7502 illeszkedő ellenállás-hálózattal van felszerelve, amely egy külső műveleti erősítővel (CM4101) kombinálva könnyedén megvalósítja a kimeneti tartomány 1:2-es erősítését; bipoláris ±VREF feszültségkimenetet biztosítva. A CM4101 egy hazai bipoláris eljáráson alapuló chippel készült erősítő, amely rendkívül jó 1/f zajt és extrém alacsony sávszélességű zajt mutat; a CM4101 nagyobb sávszélességgel és meredekebb jeláramlással rendelkezik, és a CM7502-vel kombinálva rendkívül gyors kimeneti jelbeállási időt érhet el (lásd 1. ábra).

Magas pontosságú referenciák kínálunk, amelyeket ADC/DAC-kal együtt lehet használni: a CM5102 egy 2,5 V/3 V kimenetű bandgap referenciáforrás, amelynek maximális hőmérsékleti drift-je 5 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃); a CM5405 egy 5 V kimenetű Zener referenciáforrás, amelynek maximális hőmérsékleti drift-je 2 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃).