Toepassing van de hoge-nauwkeurigheids-DAC CM7502 in laser galvanometersystemen

1. Inleiding

Lasergalvanometersystemen worden veel gebruikt voor nauwkeurige besturing van de lichtrichting van een laser en worden breed toegepast in lasermarkering, gravure, snijden en gerelateerde toepassingen. Een galvanometer wordt aangedreven door een motor—meestal een galvanometermotor—die snel de hoek van een reflecterende spiegel kan veranderen, waardoor de positie van de laserbundel wordt aangepast.

Een digitaal-naar-analoog-omzetter (DAC) fungeert als de 'brug' in een lasergalvanometersysteem. De kernfunctie hiervan is het omzetten van digitale besturingssignalen naar hoogwaardige analoge signalen om de galvanometermotor aan te sturen, zodat snelle en nauwkeurige laserpositionering mogelijk is. De prestaties van de DAC bepalen rechtstreeks de nauwkeurigheid, snelheid en stabiliteit van de laserpositionering.

De CM7502 (concurrerend met de LTC2642-16) is een 16-bits ongebufferde spanningsuitgangs-DAC. Met voordelen zoals hoge precisie, snel instellen van uitgang, hoge lineariteit en weinig ruis, is deze zeer geschikt voor lasergalvanometertoepassingen:

• Hoge Precisie: 16-bits resolutie zorgt voor nauwkeurige hoekregeling.

• Snelle uitgangsstabilisatie: Een insteltijd van slechts 1 μs komt overeen met de dynamische respons van galvanometersystemen en is vooral kritiek voor scansnelheden op hoge snelheid.

• Hoge lineariteit: INL < ±0,4 LSB, met stabiele lineariteit over het volledige temperatuurbereik van –40 °C tot 125 °C, wat nauwkeurige hoekregeling garandeert en positionele afwijkingen voorkomt.

• Uiterst lage glitch bij codewisseling: Glitch-pulsen treden op tijdens DAC-codewisselingen; de CM7502 beschikt over een van de laagste glitch-impulsen in de industrie, wat zorgt voor vlotte motorregeling.

• Laag energieverbruik: Slechts 120 μA stroomverbruik in rusttoestand en een lage nulcode-offsetfout van 0,5 LSB.
  
  

2. Kenmerken CM7502

• Bipolaire uitgang

• Enkelvoudige voeding: 2,7 V tot 5,5 V

• Lage voedingsstroom: 120 μA

• INL-fout: ±0,4 LSB

• Kleine glitch-impuls: 0,5 nV·s

• Korte insteltijd: 1 μs

• Gegarandeerd monotone uitgangsspanning over het volledige temperatuurbereik

• Voltage-uitgang kan rechtstreeks een 60 kΩ belasting aansturen

• 50 MHz SPI/QSPI/MICROWIRE-compatibele seriële interface

• Power-on reset forceert de DAC-uitgang naar midschaal

• nCLR asynchrone resetpin

• Compensatie van referentiestroom

• MSOP10 (3 mm × 3 mm) en DFN10 (3 mm × 3 mm) verpakkingen

3. Oplossingsoverzicht

CM7502 werkt met een externe voltage-referentie die varieert van 2V tot VDD, met uiterst hoge lineariteit (volledige temperatuur INL < ±0,4LSB), wat zorgt voor geen afwijking in hoekregeling. En het wordt bijna niet beïnvloed door de referentie spanning, inclusief offsetfout en versterkingsfout. De temperatuirdrift van de versterkingsfout wordt bijna geheel bepaald door de temperatuirdrift van de externe referentie. CM7502 gebruikt een unieke compensatietechnologie voor referentiestroom om de consistentie van de stroom die de DAC uit de referentiebron trekt, te garanderen over de volledige code-uitgang, wat zorgt dat de uitstekende lineariteitsprestaties van de DAC niet worden aangetast door de interne weerstand van de referentiebron-uitgang.

Daarnaast heeft de CM7502 een uniek ontwerp dat specifiek de weerstrijknets groepeert. De hoofddraag flip (0x7fff0x8000) heeft een burr-puls van <0,5 nV·s, wat een orde van grootte kleiner is dan concurrerende DAC-producten van hetzelfde type, waardoor een vloeiende motorregeling wordt gewaarborgd.

De CM7502 is uitgerust met een bijpassend weerstrijknets, dat in combinatie met een externe operationele versterker (CM4101) gemakkelijk een 1:2-versterking van het uitgangsbereik kan realiseren; biedt bipolaire ± VREF-spanningsuitgang. CM4101 is een versterker die gebruikmaakt van een binnenlandse bipolaire proceschip, met uitstekend 1/f-ruis en extreem lage breedbandruis; CM4101 heeft een hogere bandbreedte en slewrate, en in combinatie met CM7502 kan een extreem snelle insteltijd van het uitgangssignaal worden bereikt (zie Figuur 1).

Wij leveren een reeks hoogwaardige, hoge-nauwkeurigheidsreferentiebronnen die kunnen worden gebruikt in combinatie met ADC/DAC: de CM5102 is een bandgap-referentiebron met een uitgang van 2,5 V/3 V en een maximale temperatuurdrijf van 5 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃); de CM5405 is een Zener-referentiebron met een uitgang van 5 V en een maximale temperatuurdrijf van 2 ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃).