屌丝版数字闭环电压源小试

i6950

拜读Washu的大作《 Voltgen（自校准的六位半电压源） TR_V1.0 DIY 与调试》，及fffofo的《我也出来秀一下自制闭环电压基准源》，才知道还有合成DAC的方法产生高精度的电压。
很佩服Washu和fffofo的技术与严谨的测试态度。

自己也找来AN86文档学习，一直想试一下合成DAC的方法。
但两位大侠的电路都比较复杂，器件也比较难找齐，就一直没有机会尝试。

上一周要评估ADS1232，PCB空的很，我就想搭个便车把一个简化的合成DAC测试电路也放进去，正好可以测试一下。
我尽量使用身边已经有的物料来搭建测试电路：
在熟悉的STM8系列单片机中，找了一个带双DAC的L151C8，单片机自带两路12位DAC；
运放用现成的SGM358，使用单电源供电，反正只是研究一个理论，输出不到零也没关系，简单就好；
基准用便宜货AD680，2.5V的；
所有电阻都是0805 1%，身边只有这个齐全。
都没用到精密器件。

参考Washu的电路，简化改成了单电源供电，原来电路的副DAC由减法改为加法，坏处是没办法调零了，出不了0V。
关于合成比例电阻，因为是两个12位的DAC，刚开始我想凑到刚好1：4096，无奈电阻数量不多，没办法并出244.14来。
调试后才发现比例根本不要求精度，完全是软件的事情。

今天板子调通了，上图留个纪念。
实测几毛钱一个的SGM358还行，第一级跟随最低可以输出0.05mV，第二级运放输出才1mV。
简单只做了100mV、1V两点校正，测试结果可以达到做到稳定0.1mV。0.01mV会跳一个字， 0.001mV位就一直在跳。
数下来勉强算5位半精度吧。
这次只是理论测试，不要用基准的要求来衡量什么长稳之类的啦！

做PCB前没注意ADS1232的输入电压范围是+-1/2参考电压的，ADS1232输入没加分压电阻，懒得飞线了，上1.25V就到顶。
因为只做了两个点校正，所以设置1234.56mV输出会差0.02mV

这次测试使自己了解了合成DAC的原理，但模电的知识还是贫乏，回头还得多看模电的书。
以后有空的话，认真参考Washu的项目，做个上得了台面的基准源！

xuanmic

实践出真知，顶一个！

13310862356

关注,没条件实验,看lz结果不错

lilith

厚着脸皮过来点评几下

1、运放的问题，合成运放的失调是会被纠正的，所以运放失调大小并不影响什么，这里需要取噪声低的就好
2、我的基准电压来自 399（7V），所以它的缓冲运放对失调要求就比较高，主要是失调的漂移，因为这个无法修正啦，其它（10V、5V 各路基准）运放的漂移同样会被修正
3、特别的，在我的电路中有一个运放有特殊要求，就是我的电路带调零和对 7V 的自校准，实现硬件是一组模拟开关，因此要求模拟开关缓冲运放的输入阻抗足够高、Ib 足够小，当然失调也不重要，你可以用 TL062...

另外，ADS1232 很不错的，我最初用 2400 只是为了简化设计，用于验证我的方案是否可行，和你差不多 后期在那个 PCB 基础上我测试了不少器件，1232 也测试过，我很喜欢它的



因为便宜噪声又低阿，LTC2400 噪声很大的 当然我对 1232 的偏置处理复杂一些

fffofo

非常好，看到又有人加入方案的实际试制。我也谈谈我的设计感悟：
1、硬件的本底噪声是成功的关键，一定要得到可以接受的噪声水平。
2、高位的DAC噪声要低一些要充分利用，比例完全可以做得更大一些。
3、不同的adc有不同的非线性，校准程序比较重要。
4、如何得到24bit基本可靠的测试数据是调节的关键。我还是继续采用LTC2400，不过速度慢一些。
5、零点和基准的校准修正是必须做的，否则漂移不可控。
6、系统做得好的话，基准只能用lm399以上，这个系统可以出很好的指标。

zhikai_wu

真好。。必须顶

i6950

lilith 发表于 2014-12-17 20:30
厚着脸皮过来点评几下

1、运放的问题，合成运放的失调是会被纠正的，所以运放失调大小并 ...

受教

有个问题，1232的基准最大只能5V吧，好像不能直接用399的7V啊？

之前看网上用过的人说1232会跳几百个字，有点担心
结果自己试了发现没那么夸张

garfield

技术贴一定要顶的

wyl

高精度低成本一直是业余爱好者的期盼。谢谢分享技术贴。

i6950

fffofo 发表于 2014-12-17 20:54
非常好，看到又有人加入方案的实际试制。我也谈谈我的设计感悟：
1、硬件的本底噪声是成功的关键，一定要 ...

你所说的全是关键点！果然是磨练过来的人

基准IC和ADC是重点，输出的电压就是基于它们的缩放与调整。
这次实验加深了对基准IC的认识，以前弄12位时都没想到它对ADC/DAC影响那么大，玩到高位才知道uV都是要计较的

i6950

lilith 发表于 2014-12-17 20:30
厚着脸皮过来点评几下

1、运放的问题，合成运放的失调是会被纠正的，所以运放失调大小并 ...

还有个问题
ADS1232当单端使用时，有办法完全使用它的完整量程吗？
我现在只能用一半量程，浪费一半精度啊

Aodo。

支持 mark一下

simon51

学习了，lz的实践很有帮助

mercyau

简单明了

hover_sky

学习了

cnxunuo

看起来可以做小很多

lilith

i6950 发表于 2014-12-17 22:08
受教

有个问题，1232的基准最大只能5V吧，好像不能直接用399的7V啊？

随便分压出 5V 就可以了 --- 随便的意思是不需要什么金封啦金属箔啦，一般的优质金属膜即可，因为只要加入对 7V 的 ACAL 后，ADC 基准的漂移就可以忽略了 这是我在 An86 基础上作出的最大和最价值和意义的改进，idea 嘛当然抄袭自 HP 3455

i6950

lilith 发表于 2014-12-17 23:47
随便分压出 5V 就可以了 --- 随便的意思是不需要什么金封啦金属箔啦，一般的优质金属膜即可，因为只要 ...

好主意，记下


还有个问题
ADS1232当单端使用时，有办法完全使用它的完整量程吗？
我现在只能用一半量程，浪费一半精度啊

lilith

i6950 发表于 2014-12-17 22:28
还有个问题
ADS1232当单端使用时，有办法完全使用它的完整量程吗？
我现在只能用一半量程，浪费一半精 ...

可以阿，（假定 Vref=5V）你把 IN- 接到模拟地，IN+ 在 0~5V 范围，输出（code * 2.5V 后）不就是 -2.5V~+2.5V 嘛，相当于引入一个 2.5V 失调，加上它不就把结果变成 0~5V 啦 我最初 1232 就是这样实验的，当然，

1、本来我的源就设计成正负电压的，最初只是为了验证才用了单端的 2400
2、这样会导致无法调零，因为对模拟地调零时输入电压可能低于模拟地（运放失调）

所以后来还是加入了一个仪放，就是下面背过来这玩意，这样仪放端的输入电压就变成了 -2.5V~+2.5V（相对模拟地）了

i6950

lilith 发表于 2014-12-17 23:57
可以阿，（假定 Vref=5V）你把 IN- 接到模拟地，IN+ 在 0~5V 范围，输出（code * 2.5V 后）不就是 -2.5V~ ...

明白了，谢谢！

wangyx

大侠云聚中。。。。。

topv

进来学习了
支持下

zca123

lilith 发表于 2014-12-17 23:47
随便分压出 5V 就可以了 --- 随便的意思是不需要什么金封啦金属箔啦，一般的优质金属膜即可，因为只要 ...

这个怎么实现呢？

lilith

zca123 发表于 2014-12-18 09:22
这个怎么实现呢？

我的帖子：
https://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=39900

讲了基本原理，给出了电路图和源程序


理念来自 HP 3455A，可参考 HP 1977 年（02 号）的期刊，惠普官网可下载：

lilith

zca123 发表于 2014-12-18 09:22
这个怎么实现呢？

HPJ_Journal_1977-02.pdf

第 5 到第 6 页，实时的自校准章节，原理和理论计算分析都有，那时候的惠普，知无不言，言无不尽，很详细的：





我的电路中的这些模拟开关就是干这事的：

henserlu

现在的惠普,只剩下一个字: diao ~

yeshadow

现在的惠普正在卖家电.全球撸胳膊喊卖中。

fffofo

lilith 大神的自校准是这套系统的核心，也是成功的关键

archwang

lilith 发表于 2014-12-17 23:57
可以阿，（假定 Vref=5V）你把 IN- 接到模拟地，IN+ 在 0~5V 范围，输出（code * 2.5V 后）不就是 -2.5V~ ...

啊...我没看明白。您的意思是把IN-接到+2.5V么？