DAC tasarımı nasıl olmalı?

[Endorfin35+]

Valla nasıl oldu bilmiyorum kendimi DAC tasarlanken buldum

16Bit Dac tasarlamaya çalışıyorum. Konu hakkında tecrübem sıfır... 

Elimde çalışır durumda 4 farklı kart var. Kartları biraz inceleyince ben bunu yaparım diyerek atladım. Fakat bazı noktalarda kafam karıştı.

Çözünürlük 16Bit Çıkış aralığı +/-5Volt Olmalı.

Başarılı olmanın en kolay yolu başarılı olanı taklit etmektir mantığından yola çıkarak elimdeki kartların komponent seçimlerini inceledim/kıyasladım.

Çalışma koşulları şöyle;
Kart üzerinde simetrik +/-24V var.
5V için 7805 kullanılmış bende yapıştıdım geçtim.
opamp beslemesi için 7808 ve 7908 kullanılmış bende öyle yaptım.

Kartların DAC entegresi ve voltaj ref. entegreleri faklılık göstermekte.

DAC8831 'i iki ayrı kartta da kullanıldığınıgörünce bende dac8831 den yola çıktım.

Dac8831 e  bir kart 3V ref voltajı diğeri 2.5 ref voltajı uygulamış. Ref entegreleri de farklı seriler.


Şimdi tasarımda 16Bit datayı Dac entegresine kadar getirdim. Referans voltajı ve ilişkili olarak çıkış kısmında net değilim.

datasheet e göre;



şimdi ben 5V referens girişi uygulasam iş bitiyor gibi görünüyor.

Fakat elimdeki kartlarda 2.5V referans kullanılmış dolayısı ile çıkışta bir opamp daha kullanılarak seviye +/-5v 'a getirilmiş. Şunun gibi bir bağlantı yapılmış;



İlk sorunum ikinci opamp neden kullanılmış?

2.5ref ile +-/2.5=5volt genlik, 2^16=65536 çözünürlük, 5/65536= ~0,000076 volt değişimler opamp ile ikiye katlanarak +/-5V(10V) seviyesine getirilmiş.

bunun yerine 5V referans kullanılsa 10//65536= ~0,000152 volt değişimler olur ki gürültü açısından daha iyi değil midir?

Tamam bu hesaplar teorik ve elimde bunu ölçecek hassasiyette cihazım yok. Tek referansım nihayi sonucu gözlemlemek olacak. Fakat değeri küçültüp büyütmenin mantığı ne olabilir? Hatta iki opamp kullanılacaksa referansı daha büyük mesela 10V seçip çıkışı ikinci opampla 1/2 düşürmek daha mı iyidir?

İkinci sorunum;

Referans entegresi olarak Ref192G kullanılmış. entegrenin beslemesini verince başka bir şeye gerek duymadan 2.5v veriyor. Fakat Türkiye de göremedim. daha önce Voltaj referansı ile de hiç işim olmamıştı. LM335, TL431 gibi elemanlar gördüm. Bunlar bana ayarlı zener diyot gibi geldi. Alternatif olarak bu elemanları kullansam nasıl olur emin olamadım. Doğrudan çıkış veren piyasada rahat bulunan bir entegre biliyor musunuz?

Son olarak;

Şu başlıkta: https://www.picproje.org/index.php/topic,56260.15.html

@muhendisbey tarafından, "Referans tasarım sayfası olur genelde kullandığınız ADC'nin. Buna göre devreyi tasarlamalısınız. Bu kaynağa uyarak tasarladığınız takdirde sorun kalmaz.
Şu yöntemler ekstra olarak kullanılabilir:
PCB'de ADC tasarımının etrafını kalın yolla çevirin. Bu yollar aynı zamanda delik içi kaplama ile GND hattına bağlı olsun.
4 katman PCB kullanın. Ara katmanlarda GND ve VCC olsun.
Devrenin üzerine faraday kafesi lehimleyin.
Güç beslemesi olarak switch mode yerine LDO regülatör kullanın.
Termal gürültüye dikkat edin, sıcaklık farkının devrede çok olmamasına dikkat edin.
Toleransı düşük dirençler kullanın.
Sızıntı akımı düşük transistörler kullanın. Transistörler, röleler, indüktörler gürültüye sebep olabileceği için tasarımınızda mümkün olduğunca ADC'den uzak konuma devrede yerleştirilmeli.
Devrede kullanılan elemanların bacakları boşta bırakılmamalı, kullanılmayacaksa GND hattına bağlanmalı.
Devrede statik elektriğe karşı spark gap bulunmalı"

Gürültü konusunda bu yorumu okuduğum iyi oldu. Bendeki örnek kartlarda çok katmanlı. Faraday kafesi yok ama devre komple metal kutu içerisinde çalışıyor. Ara katman VCC ve GND den kasıt; kart ebatları boyunca komple bir VCC birde GND katı oluşturmak mı? bir nevi kondansatör gibi mi?

Biraz uzun oldu kusura bakmayın   (açıklmadan da olmuyor...) 

[JOKERAS]

Bu kadar yüksek Çözünürlüğe sahip DAC yapısında Gürültü çok önem arz eder.
Çok temiz Stabil bir Yapı ile Referansı elde etmelisin.Bu Ref voltajı DAC'ın Canı Ciğeri.
Çözünürlüğün yüksek oluşu hassaiyeti getiriyor.Doğal olarak zorluklarla elde ettiğin Krıtik Voltajı-Sinyali
bir yere aktarırken bozmamak gerekir.2.Opamp bunun için,Yani Sinyale Empedans oluşturup Bozacak durumları
ortadan kaldırmak,yalıtmak daha güçlü hale getirmek için olduğunu düşünüyorum.

Konun Gümbürtüye gitmesin diye yazdım.Özgüvene bağlı bir sebebi yok:)

[Endorfin35+]

Konun Gümbürtüye gitmesin diye yazdım.Özgüvene bağlı bir sebebi yok:)

Eyvallah. Okudum diğer konuyu Bu kadar takılma

Bu Ref voltajı DAC'ın Canı Ciğeri.
Çözünürlüğün yüksek oluşu hassaiyeti getiriyor.Doğal olarak zorluklarla elde ettiğin Krıtik Voltajı-Sinyali
bir yere aktarırken bozmamak gerekir.2.Opamp bunun için,Yani Sinyale Empedans oluşturup Bozacak durumları
ortadan kaldırmak,yalıtmak daha güçlü hale getirmek için olduğunu düşünüyorum.

Tasarımda durum biraz karambole olacak sanırım. Ref için de aynı entegreyi kullanayım o zaman. Geriye Çok katmanlı yapı kalıyor. Araya Gnd katmanı atayım dorun yok ama bende bir sürü değişik vcc var negatif var hangisini atmak gerekli acaba....

[M.Salim GÜLLÜCE]

1. sorudaki 2. opamp yük üzerinden FB gerilimi etkilenmesin diye konulmuş.
2. soru için MCP1525 kullanabilirsin ama toleransı biraz yüksek sayılır.
Özdisanda mevcut. Ancak başka ref IC lerde mevcut özdisan sitesinden bakınabilirsin.

[Endorfin35+]

1. sorudaki 2. opamp yük üzerinden FB gerilimi etkilenmesin diye konulmuş.
2. soru için MCP1525 kullanabilirsin ama toleransı biraz yüksek sayılır.
Özdisanda mevcut. Ancak başka ref IC lerde mevcut özdisan sitesinden bakınabilirsin.

Eyvallah hocam şimdi anladım mevzuyu.

Başka bir Dac entegresi buldum. Dahili referansı var. FB çıkışa doğrudan bağlı dolayısı ile sadece bir opamp yeterli olacak çıkışta. Hali hazırda opamp kullanacağım için 5V çıkartıp opamp üzerinden 1-1 kazanç veya 10 ile 1/2 kazanç arasında gürültü ve hassasiyet açısından bir fark varmıdır?

[M.Salim GÜLLÜCE]

Tabiiki etken olacak kazanç arttıkça gürültü faktörüde beraber artacak.
Ancak DAC ile frekans temelli çalışmayacaksan stabilizasyon devreleriyle filtre yapıp gürültülerden kurulabilirsin. Bir PVM yada rampa fonksiyonu oluşturacaksan yada yada pik yapan darbeli geçiş uygulamasında kullanacaksan...

Filtre yapman problem olur.

[Endorfin35+]

Haklısınız ben tam aktaramadim sanırsam.

Entegre +/-10 veya +/-5 çıkartıyor. (Yukarıdaki semada +/-10 yer almıyor oda benzer şekilde)
Hali hazırda bir empedans yüzünden bir opamp kullanımı şart olduğuna göre ;+/-5v elde etmek için ya 1e 1 kazanç yada 1/2 kazanc ayarlanacak. Bir yükseltme söz konusu değil. Bu durumda gürültü açısından hangi yöntem daha iyi bir seçim olur demek istemiştim.

[M.Salim GÜLLÜCE]

Haklısınız ben tam aktaramadim sanırsam.

Entegre +/-10 veya +/-5 çıkartıyor. (Yukarıdaki semada +/-10 yer almıyor oda benzer şekilde)
Hali hazırda bir empedans yüzünden bir opamp kullanımı şart olduğuna göre ;+/-5v elde etmek için ya 1e 1 kazanç yada 1/2 kazanc ayarlanacak. Bir yükseltme söz konusu değil. Bu durumda gürültü açısından hangi yöntem daha iyi bir seçim olur demek istemiştim.

Yanlış anlamışım sanırım.
+-V her DAC için söz konusu değil.
Mesela benim kullandığım TLV5604 4 kana 0-5 Volt sadece artı yönde.
+-V gibi bir çıkışı onlardan almak istiyorsan +2.5 Volt u sıfır a eşitleyen altını eksi üstünü artı ya çeviren basit bir analog devreyle halledebilirsin. DAC ta Ref olarak kullandığın +2.5V u referans olarak bu çevrici devrede de kullanabilirsin.
Kazanç katsayısıylada istediğin gerilimi elde edersin. +- Opamp beslemelerine yakın değerlere kadar.

Gürültü senin DC beslemelerindeki filitrelere bağlı.
Mükemmel filtrelerle çok düşük gürültüyle gerçekleştirmen mümkün.

[Endorfin35+]

Teşekkürler. Sanırım kalan kısmını deneyerek göreceğim.