Lazer Galvanometre Sistemlerinde Yüksek Hassasiyetli DAC CM7502'nin Uygulaması

1. giriş

Lazer galvanometre sistemleri, lazer ışınının yönünün hassas kontrolü için yaygın olarak kullanılır ve lazer işaretleme, gravür, kesme ve ilgili uygulamalarda geniş çapta yer alır. Bir galvanometre, genellikle bir galvanometre motoru olan bir motora sahiptir ve bu motor yansıtıcı bir aynanın açısını hızlı bir şekilde değiştirebilir, böylece lazer ışınının konumunu ayarlar.

Sayısal-analog dönüştürücü (DAC), bir lazer galvanometre sisteminde "köprü" görevi görür. Temel işlevi, sayısal kontrol sinyallerini galvanometre motorunu sürmek için yüksek doğruluklu analog sinyallere dönüştürerek hızlı ve doğru lazer konumlandırmasını sağlamaktır. DAC'nin performansı, lazer konumlandırmanın doğruluğunu, hızını ve kararlılığını doğrudan belirler.

CM7502 (LTC2642-16 ile rekabet eder), 16 bitlik tamponlanmamış voltaj çıkışı sağlayan bir DAC'tir. Yüksek doğruluk, hızlı çıkış yerleşimi, yüksek doğrusallık ve düşük gürültü gibi avantajlara sahip olup lazer galvanometre uygulamaları için son derece uygundur:

• Yüksek Hassasiyet: 16-bit çözünürlük, hassas açı kontrolü sağlar.

• Hızlı çıkış yerleşimi: Sadece 1 μs olan yerleşim süresi, galvanometre sistemlerinin dinamik tepkisiyle eşleşir ve özellikle yüksek hızlı tarama için kritiktir.

• Yüksek doğrusallık: INL < ±0,4 LSB ve –40°C ile 125°C arasındaki tüm sıcaklık aralığında stabil doğrusallık, doğru açı kontrolü sağlar ve konum sapmalarını önler.

• Aşırı düşük kod geçiş sıçraması: DAC kod geçişleri sırasında sıçrama darbeleri oluşabilir; CM7502, endüstrideki en düşük sıçrama darbelerinden birine sahiptir ve böylece motor kontrolünün sorunsuz olmasını sağlar.

• Düşük güç tüketimi: Sadece 120 μA durgun akım ve 0,5 LSB'lik düşük sıfır-kod ofset hatası.
  
  

2. CM7502 Özellikleri

• İkili kutuplu çıkış

• Tek besleme ile çalışma: 2.7 V ila 5.5 V

• Düşük besleme akımı: 120 μA

• INL hatası: ±0,4 LSB

• Düşük glitch darbe değeri: 0,5 nV·s

• Kısa yerleşim süresi: 1 μs

• Tüm sıcaklık aralığında garanti edilmiş monotonik çıkış voltajı

• Gerilim çıkışı doğrudan 60 kΩ yükü sürebilir

• 50 MHz SPI/QSPI/MICROWIRE uyumlu seri arayüz

• Açılış sıfırlaması DAC çıkışını orta ölçeğe zorlar

• nCLR zamanlayıcı dışı sıfırlama pini

• Referans kaynağı akım kompanzasyonu

• MSOP10 (3 mm × 3 mm) ve DFN10 (3 mm × 3 mm) paketler

3. Çözüm Genel Bakış

CM7502, 2V ile VDD arasında değişen harici bir gerilim referansıyla çalışır ve son derece yüksek doğrusallığa sahiptir (tam sıcaklıkta INL < ±0,4 LSB), bu da açı kontrolünde herhangi bir sapma olmamasını sağlar. Ayrıca, referans geriliminden kaynaklanan ofset hatası ve kazanç hatası dahil olmak üzere neredeyse referans geriliminden etkilenmez. Kazanç hatasının sıcaklıkla değişim değeri tamamen harici referansın sıcaklıkla değişim değerine bağlıdır. CM7502, DAC'ın tüm kod çıkışlarında referans kaynağından çektiği akımın tutarlılığını sağlamak için benzersiz bir referans kaynağı akım kompanzasyonu teknolojisi kullanır ve böylece referans kaynağının çıkış iç direnci nedeniyle DAC'ın üstün doğrusallık performansının zarar görmesi engellenir.

Ayrıca, CM7502 direnç ağını özellikle gruplandıran benzersiz bir tasarımı benimsemiştir. Ana taşıma flip (0x7fff0x8000) <0,5 nV·s olan bir pürüz darbesine sahiptir ve bu, aynı tür rakip DAC ürünlerinden bir büyüklük derecesi daha küçüktür, böylece motor kontrolünün çok daha düzgün olmasını sağlar.

CM7502 eşleşmiş bir direnç ağı ile donatılmıştır ve harici bir işlem sel kuvvetlendirici (CM4101) ile birlikte kullanıldığında çıkış aralığının 1:2 amplifikasyonunu kolayca sağlayabilir; bipolar ± VREF voltaj çıkışı elde edilir. CM4101, yerli bipolar süreç çipini kullanan, mükemmel 1\/f gürültüsüne ve son derece düşük geniş bant gürültüsüne sahip bir kuvvetlendiricidir; CM4101 daha yüksek bant genişliğine ve yükselme hızına sahiptir ve CM7502 ile birlikte kullanıldığında son derece hızlı bir çıkış sinyali kurulum süresi sağlayabilir (Şekil 1'de gösterildiği gibi).

Yüksek hassasiyetli referans kaynakları sunuyoruz ve bunlar ADC/DAC ile birlikte kullanılabilir: CM5102, maksimum sıcaklık sürüklemesi 5ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃) olan 2,5V/3V çıkışlı bandgab referans kaynağıdır; CM5405, maksimum sıcaklık sürüklemesi 2ppm/℃ (-55 ℃~125 ℃) olan 5V çıkışlı Zener referans kaynağıdır.