Applicazione del Convertitore DAC ad Alta Precisione CM7502 nei Sistemi a Galvanometro Laser

1. Introduzione

I sistemi a galvanometro laser sono comunemente utilizzati per il controllo preciso della direzione del fascio laser e sono ampiamente impiegati nelle applicazioni di marcatura, incisione, taglio laser e correlate. Un galvanometro è azionato da un motore, tipicamente un motore a galvanometro, che può modificare rapidamente l'angolo di uno specchio riflettente, regolando così la posizione del fascio laser.

Un convertitore digitale-analogico (DAC) svolge la funzione di "ponte" in un sistema a galvanometro laser. La sua funzione principale è quella di convertire segnali di controllo digitali in segnali analogici ad alta precisione per azionare il motore a galvanometro, consentendo un posizionamento del fascio laser rapido e accurato. Le prestazioni del DAC determinano direttamente l'accuratezza, la velocità e la stabilità del posizionamento del laser.

Il CM7502 (concorcorrente del LTC2642-16) è un DAC a tensione di uscita non bufferizzato da 16 bit. Grazie a vantaggi come elevata precisione, rapido assettamento dell'uscita, elevata linearità e basso rumore, risulta particolarmente adatto per applicazioni a galvanometro laser:

• Alta Precisione: la risoluzione a 16 bit consente un controllo preciso dell'angolo.

• Tempo di assestamento rapido: Un tempo di assestamento di soli 1 μs si adatta alla risposta dinamica dei sistemi galvanometrici ed è particolarmente critico per la scansione ad alta velocità.

• Alta linearità: INL < ±0,4 LSB, con linearità stabile nell'intero intervallo di temperatura da –40 °C a 125 °C, garantendo un controllo accurato dell'angolo ed evitando deviazioni di posizione.

• Glitch minimo durante la transizione del codice: I glitch impulsivi si verificano durante le transizioni del codice del DAC; il CM7502 presenta uno degli impulsi di glitch più bassi del settore, assicurando un controllo motore uniforme.

• Basso consumo di energia: Sola corrente a riposo di 120 μA e ridotto errore di offset a codice zero di 0,5 LSB.
  
  

2. Caratteristiche del CM7502

• Uscita bipolare

• Alimentazione singola: da 2,7 V a 5,5 V

• Bassa corrente di alimentazione: 120 μA

• Errore INL: ±0,4 LSB

• Basso impulso di disturbo: 0,5 nV·s

• Tempo di assestamento breve: 1 μs

• Tensione di uscita garantita monotona sull'intera gamma di temperatura

• L'uscita di tensione può pilotare direttamente un carico da 60 kΩ

• interfaccia seriale compatibile con SPI/QSPI/MICROWIRE a 50 MHz

• Il ripristino all'accensione forza l'uscita del DAC al valore medio

• piedino di reset asincrono nCLR

• Compensazione della corrente di riferimento della sorgente

• Confezioni MSOP10 (3 mm × 3 mm) e DFN10 (3 mm × 3 mm)

3. Panoramica della soluzione

CM7502 funziona con un riferimento esterno di tensione compreso tra 2 V e VDD, caratterizzato da un'elevatissima linearità (INL < ±0,4 LSB su tutta la gamma termica), garantendo nessuna deviazione nel controllo angolare. È inoltre quasi insensibile alla tensione di riferimento, inclusi errore di offset ed errore di guadagno. La deriva termica dell'errore di guadagno è determinata quasi esclusivamente dalla deriva termica del riferimento esterno. CM7502 adotta una tecnologia unica di compensazione della corrente della sorgente di riferimento per garantire la costanza della corrente assorbita dal DAC dalla sorgente di riferimento su tutta la gamma di uscita, assicurando che le eccellenti prestazioni di linearità del DAC non vengano compromesse dalla resistenza interna di uscita della sorgente di riferimento.

Inoltre, il CM7502 adotta un design unico che raggruppa specificamente la rete di resistori. Il principale passaggio di trasporto (0x7fff0x8000) ha un impulso di bava inferiore a 0,5 nV·s, che è di un ordine di grandezza inferiore rispetto ai prodotti DAC concorrenti dello stesso tipo, garantendo un controllo del motore estremamente fluido.

Il CM7502 è dotato di una rete di resistori abbinati, che, in combinazione con un amplificatore operazionale esterno (CM4101), può facilmente realizzare un'ampiezza di uscita 1:2; realizza un'uscita di tensione bipolare ± VREF. Il CM4101 è un amplificatore basato su un chip domestico con processo bipolare, che presenta un rumore 1/f eccellente e un rumore in banda larga estremamente basso; il CM4101 offre una larghezza di banda e una velocità di salita maggiori, e in abbinamento con il CM7502, consente di ottenere un tempo di stabilizzazione del segnale di uscita estremamente rapido (come mostrato nella Figura 1).

Forniamo una gamma di fonti di riferimento ad alta precisione che possono essere utilizzate insieme a ADC/DAC: CM5102 è una fonte di riferimento a bandgap con uscita 2,5 V/3 V e una deriva massima in temperatura di 5 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃); CM5405 è una fonte di riferimento Zener con uscita 5 V e una deriva massima in temperatura di 2 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃).