发个屌丝版的电压校准仪,0-10V 1ppm PWM

a-fly

simon51 发表于 2015-4-13 14:46
学习了,原来还可以这样使用,软件参于pwm的输出控制,虽然软件参与会影响到pwm的精度,不过影响应该不大, ...

软件参与如果影响了PWM的精度，那就是废物了。
这是不影响PWM精度的。
但使用条件还是有的：占空比不能太接近0%和100%，这是为了给软件留出几百个时钟。

a-fly

pryprypry 发表于 2015-4-13 13:25
1k电阻已经是一个非常小的值了,用10k的话未必行,但是1k的话以前有人用过,是没什么问题的,至少在MS上面仿 ...

不清楚你所说的“至少在MS上没有问题”是什么意思？你所说的“MS”是“毫秒（ms）”还是“微秒（us）”？

如果是以上任何一个，那都是有问题的，
要想不影响PWM精度，开关速度应在几十ns的水平，或者不大于你PWM的1个时钟。
另外，你电路中的驱动三极管工作于开关状态，那么它从饱和状态退出是需要不少时间的，而这个时间还可能与温度相关，若相关的温度系数不大，倒也没问题，若这个温度系数过大，则还会使PWM的占空比与温度相关，这时PWM的价值将会降低。（这部分纯属理论，我也不清楚其温度系数的水平）

pryprypry

a-fly 发表于 2015-4-13 18:46
不清楚你所说的“至少在MS上没有问题”是什么意思？你所说的“MS”是“毫秒（ms）”还是“微秒（us）”？ ...

所以我选择的管子就是高频开关管2N2369A,这个管子的Ft等于500MHz,相当高,远高于一般的三极管.并且即便在中等电流下仍然有较大的Hfe.事实上模拟开关内部也是这样子的,MOS管的关断比2N2369A甚至还要费劲,远大于几十个ns.(你的模拟开关实际上是200ns左右的开启和关断时间).
另外,你用到了PWM的两路合成,如何保证合成的精确性?是不是先用一路PWM产生电压之后再将这电压作为基准,然后用另外一路PWM对这个电压分压?
还有,你说用到软件将PWM扩展这种方法,这样子的话你的PWM的精确性是如何保证?软件的运行时间这样子就要精确确定才成的吧,是不是需要写汇编之类的?
另外,那个三极管关断在MS下的仿真我换了几个管子,看了看他们的Ft,判断这个仿真虽然粗糙但是基本是可靠的.我的电路的开通速度反而比关断速度要慢,可能是因为加了那个电容加速开通关断的原因.下面是几个MS的仿真值,可以将就看看
2N2369      开通 10ns   关断 4ns             Ft  500MHz
2N5551      开通 10ns   关断 4ns             Ft  125MHz  (这个时间和运放有关系了,运放的摆率4000V/us对于这两个管子来讲都嫌慢了,查看示波器确实如此)
2N3055G    开通 500ns 关断 10us          Ft  2.5MHz  (这个是低频管)
三极管的开通和关断是没有问题的,JFET的开通和关断更快,选用的都是专用的开关管都在ns级别,应该不存在常见开关问题,具体行不行还要看拼装完成之后的效果.另外,其实4910的P-JFET关断时间达到了110ns,也不见得就影响准确度,因为这个值一般变化都不大的.我这套电路的完全开通延迟理论上在20ns左右40ns以内,完全关断延迟也差不多,远比一般的模拟开关快(事实上基本快于所有的市面可见的模拟开关),而且电荷注入很低,就是不知道实际上用起来怎么样子.

a-fly

不好意思，您是对的。

pryprypry

a-fly 发表于 2015-4-14 20:35
不好意思，您是对的。

究竟我说的哪个是对的。。。我问了3个问题。。。另外还有就是您的那个PWM的详细设计究竟是什么样子的，能说说或者共享一下方案吗？谢了

a-fly

哦，
MOS型场效应管只有在驱动良好的情况下才能达到高速开关，而三极管本来就有一些专用于开关应用的型号，这就是所谓的开关管，这些管子的推出饱和的速度远高于另外一些高频管，所以某些Ft达到几GHz的高频管的开关速度还不如Ft仅一两百兆的开关管。
这与你仿真的结果是一样的。

关于更高分辨率的PWM，前面我已经介绍了，其实不能说是2路合成的，而是采用了“高速输出”功能，也就是说并没有真正采用片载的PWM功能，由于其电平反转点会提前设置好，所以是没有误差的（完全等效于一个22bit的PWM）。没有用汇编，只要C写的不是太烂就不影响。

另外，我觉得整个设计是相当周全的。

pryprypry

测试结果出来了,噪声还是偏大,80uV左右,而且10V的上升沿和下降沿都达到了50ns,说明驱动电路的设计失败,应该使用专用的高速驱动芯片;另外数模看来必须隔离,不隔离的做法是错误的.此外,原理图还有几个脑残BUG,现在也发现了.(基准跟随部分的BUG和J106应该换成J105).
但是基本原理测试得到的结果是基本原理是正确的,而且滤波器工作正常,也就是只要继续优化电路就能解决问题.

pryprypry

数模不隔离仅仅适用于ENOB 15以下的ADC(绝大多数高速ADC),对于这样子ENOB 22的电路是不适合的,还是要考虑隔离(高速电路的经验在这里不适用).噪声大的原因可能是高频噪音无法被7-pole filter滤掉的缘故.

pryprypry

现在换成EL7156+Si8420的方案,正在测试,两个星期之后出结果.

a-fly

只要布局布线合理，做到24bit～26bit（100NPLC）数模不进行电气隔离是无所谓的。
甚至可以在非关键的地方采用覆铜。
所有6位半上的主控制部分与模拟部分都是不隔离的。
这个层面上的噪声靠滤波是没有用的。
开关电源供电同样也可以实现高精度的。

pryprypry

我这个目前不知道什么原因出了这样的问题,貌似纹波就是降不下来,PWM电路没有问题的.问题是这个玩意是DAC,不能用100NPLC(ADC才有NPLC说法),因此必须要隔离看来还是.我做高速的时候从来都不隔离,而且我之前做过的一个ADS1256的6位半表头也是不隔离的,运行良好,但是DAC看来不是这个样子的,必须做到隔离才成.
另外现在整个方案改成了单电源供电,比原来好很多了,电源可以少掉几个,没有原来那样多麻烦事情..

simon51

用频谱仪看下，噪声是在哪个频段的，只要设计合理，不隔离也是可以的

pryprypry

simon51 发表于 2015-4-26 12:28
用频谱仪看下，噪声是在哪个频段的，只要设计合理，不隔离也是可以的

应该是可以的,我也是这么想的,噪音在0.1-10Hz还是很大,不知道什么原因,可能是驱动电路部分的运放的摆幅过大导致地弹引起.另外那个运放的上升沿确实很陡,这也可能造成EMI问题,从而影响后面的电路.所以,现在驱动电路和数模隔离方案都进行了更换,希望能有个好结果.另外我的基准用的是AD588,不过这个应该不影响短稳才对.

pryprypry

现在问题找到了...不是数模隔离的问题,是那些稳压块的发热问题,现在我将这些稳压块移开就好了的.稳压块的发热加热了晶振,这样子晶振就不准了(也就是频率产生快速波动);晶振频繁飘移直接影响最终输出结果的稳定性.目前测试结果6位半不跳或者跳1个字,下个版本我直接把电源部分独立装盒测试.

simon51

pryprypry 发表于 2015-4-27 16:40
现在问题找到了...不是数模隔离的问题,是那些稳压块的发热问题,现在我将这些稳压块移开就好了的.稳压块的发 ...

恭喜啊,有实物图片和测试数据么

pryprypry

simon51 发表于 2015-4-28 13:36
恭喜啊,有实物图片和测试数据么

现在还是先不上图把...那个稳压块全引出之后超多线,巨丑无比,我还是上第二个版本给大家看吧.测试数据表明噪声大概5-8uVp-p,这个是我根据6位半的跳字程度估算的,并不准确;但是可以肯定是在10uVp-p以下的噪音.数据我没记录,因为一直在解决脑残的发热问题,还有就是线性度也还没测,这些留到第二个版本再去测.另外第二个版本如果一切OK会发PCB给大家的.

pryprypry

换了EL7158的测试结果出来了,上升沿下降沿现在变成了30ns,最重要的是波形变好了,没有原来那样的上钩下沟问题.这似乎也是最好的值了.另外,似乎这个电路确实有点人体感应现象的还是.噪声的话未屏蔽时为10uVp-p,考虑到我的测试环境噪声比较蛋疼,这个噪声水准也就接受了的.下面把最新的PCB和原理图贴上来.PCB是AD10.0的,注意.

fffofo

不错，下来学习学习

chenxinhevip

来看看！！！！