레이저 갈바노미터 시스템에 적용된 고정밀 DAC CM7502

1. 소개

레이저 갈바노미터 시스템은 레이저 빔의 방향을 정밀하게 제어하는 데 일반적으로 사용되며, 레이저 마킹, 조각, 절단 및 관련 응용 분야에 널리 적용됩니다. 갈바노미터는 모터(일반적으로 갈바노미터 모터)에 의해 구동되며, 반사 미러의 각도를 신속하게 변경함으로써 레이저 빔의 위치를 조정합니다.

디지털-아날로그 변환기(DAC)는 레이저 갈바노미터 시스템에서 '브릿지' 역할을 합니다. 그 핵심 기능은 디지털 제어 신호를 고정밀 아날로그 신호로 변환하여 갈바노미터 모터를 구동하고, 빠르고 정확한 레이저 위치 결정을 가능하게 하는 것입니다. DAC의 성능은 레이저 위치 결정의 정확도, 속도 및 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다.

CM7502(LTC2642-16과 경쟁 제품)는 16비트 비버퍼 전압 출력 DAC입니다. 높은 정밀도, 빠른 출력 안정화, 높은 선형성 및 낮은 잡음 등의 장점을 지녀 레이저 갈바노미터 응용 분야에 적합합니다.

• 고정밀도: 16비트 해상도로 정밀한 각도 제어가 가능합니다.

• 빠른 출력 안정화: 단 1μs의 안정화 시간은 갈바노미터 시스템의 동적 응답과 일치하며 고속 스캔에 특히 중요합니다.

• 높은 선형성: INL < ±0.4 LSB이며 –40°C에서 125°C까지 전체 온도 범위에서 안정적인 선형성을 제공하여 정확한 각도 제어를 보장하고 위치 편차를 방지합니다.

• 초저수준 코드 전이 글리치: DAC 코드 전이 중 글리치 펄스가 발생할 수 있으나, CM7502는 업계에서 가장 낮은 수준의 글리치 임펄스를 특징으로 하여 부드러운 모터 제어를 보장합니다.

• 낮은 전력 소비: 정지 상태 전류는 단 120μA이며 제로코드 오프셋 오차는 0.5 LSB로 낮습니다.
  
  

2. CM7502 특징

• 양극성 출력

• 단일 전원 동작: 2.7 V ~ 5.5 V

• 낮은 공급 전류: 120 μA

• INL 오차: ±0.4 LSB

• 낮은 글리치 임펄스: 0.5 nV·s

• 짧은 설링 시간: 1 μs

• 전 온도 범위에서 보장된 단조적(monotonic) 출력 전압

• 전압 출력은 직접 60 kΩ 부하를 구동할 수 있습니다

• 50 MHz SPI/QSPI/MICROWIRE 호환 가능한 직렬 인터페이스

• 전원 키기 리셋(Power-on reset) 시 DAC 출력이 중간 스케일로 강제 설정됩니다

• nCLR 비동기 리셋 핀

• 기준 소스 전류 보상

• MSOP10(3 mm × 3 mm) 및 DFN10(3 mm × 3 mm) 패키지

3. 솔루션 개요

CM7502는 2V에서 VDD 사이의 외부 전압 기준을 사용하며, 매우 높은 직선성을 제공합니다(전 온도 범위에서 INL < ±0.4LSB)으로 각도 제어의 편차가 없도록 보장합니다. 또한 오프셋 오차 및 게인 오차를 포함하여 기준 전압의 영향을 거의 받지 않습니다. 게인 오차의 온도 드리프트는 거의 전적으로 외부 기준의 온도 드리프트에 의해 결정됩니다. CM7502는 독자적인 기준원 전류 보상 기술을 채택하여 전체 코드 출력에서 DAC가 기준원으로부터 끌어오는 전류의 일관성을 보장하며, 이로 인해 기준원 출력 내부 저항으로 인해 DAC의 우수한 직선성 성능이 저하되지 않도록 합니다

또한 CM7502는 저항 네트워크를 특별히 그룹화하는 독특한 설계를 채택하고 있습니다. 주 운반 플립(0x7fff0x8000)은 <0.5nV·s의 버러스 펄스를 가지며, 이는 동일 유형의 경쟁 DAC 제품보다 한 자릿수 더 작아서 부드러운 모터 제어를 보장합니다.

CM7502는 외부 연산 증폭기(CM4101)와 조합하여 출력 범위의 1:2 증폭을 쉽게 구현할 수 있는 매칭된 저항 네트워크를 장착하고 있으며, 양극성 ±VREF 전압 출력을 실현할 수 있습니다. CM4101은 국내 바이폴라 공정 칩을 사용하는 증폭기로, 우수한 1/f 노이즈 특성과 극도로 낮은 광대역 노이즈를 갖추고 있습니다. 또한 CM4101은 더 높은 대역폭과 슬루율을 제공하며, CM7502와 함께 사용하면 매우 빠른 출력 신호 설정 시간을 달성할 수 있습니다(그림 1 참조).

ADC/DAC와 함께 사용할 수 있는 고정밀 리퍼런스 소자를 제공합니다: CM5102는 최대 온도 드리프트 5ppm/℃(-55 ℃~125 ℃)인 2.5V/3V 출력 밴드갭 리퍼런스 소자이며, CM5405는 최대 온도 드리프트 2ppm/℃(-55 ℃~125 ℃)인 5V 출력 제너 리퍼런스 소자입니다.