关于PWM D/A实验板制作的答疑

thy888

    *关于滤波器的几个电阻参数如下：R5-3.60K，R6-7.50K，R8-5.60K，R5-27.0K，精度1%的低温漂电阻。
    *关于拨码开关的设置：最少都必须有一个数设置，最大69999，也就是说设置1-69999是有效的，设置0和70000都是无效的设置。每位的设置必须是8421码中0-9有的值，否则也是无效的，最高位只能设置到8421码中的6，其余位可以从1到9.
      *关于噪音和线性度的进一步改善：噪音的主要来源是PWM的开关电路，这个实验板用的五阶有源滤波，对开关频率80HZ附近的最好抑制能力是-120dBV，实际测量值，在输出小的电压时。最差的抑制能力在-92dBV。用34401A的6.5位表看，10NPLC基本不跳数，要做到6.5位纹丝不动，必须用7阶有源滤波，最差的抑制能力可以到-120dBV。对这个实验板而言改动大，我在这个板子上打了个补丁，提高时钟频率到10-12MHZ，用高速IC开关器件代替原来的分离元件开关电路，PWM主频到142HZ以上后，噪音大为改善，用3458A测试，10NPLC，7.5位跳数3个字（短时间内），长时间10000个读数采样，最大和最小值的差值也在6uV内。如果频率进一步提高，有源滤波可以做3阶的即可，大大减小体积，因为优质的低漏电电容体积都不小，阶数多，数量用得多。
   *关于0点校正的问题，考虑到这个的有效分辨率5.5位，0点校正电路元件没有装，设计在基准版上的。不过通过合理的地线布置和元件搭配，可以保证0点在正负8uV内。一般用无需校正。
   *关于满度校正的问题，满度校正理论上应该校正满度输出6.9999V，但是在这输出附近的非线性度增加，以此校正后线性度会不好，所以校正点适当低些，选择6.0000V或者5.0000V即可，这样下来的线性度较好。
   *关于响应时间的问题，这个滤波电路的响应时间稍微有些长，主要考虑滤波效果，如果要小，可以将电容从2.2uF降低到1uF，滤波效果有几个dBV的一点点下降，用表读数基本看不到。
   *关于线性度的问题，线性度主要的影响因素是开关电路的内阻，基准的负载能力，PCB的泄漏，有源滤波的损耗，缓冲电路的线性度。这个实验板也对此有考虑，优选器件是比较可靠的做法，可以保证到1PPM内，如果要求再高，必须加入硬件线性度校正电路，做到0.3PPM。如果经常用的输出范围在3V内，以3V为满度校正线性度，可以大大改善线性度，但是输出范围变窄了。这也是一些校正源的惯用办法，所以满度输出到12V的源，要线性度好而无校正电路，是有相当难度的。如5440B
      *关于温度系数的问题，这个板的温度系数主要来源于基准，其他电路的影响非常小，这也是PWM D/A的优点之一。要更好的温度系数的可以考虑LTZ1000做的基准。
   *关于应用的问题，这个输出虽然只有7V的样子，分辨率只有5.5位，但是从0.0001V的输出到6.9999V的输出都有较好的线性度，已经优于大部分商品D/A芯片。低于100uV的分辨率部分值是稳定的0，如输出1.2345V，虽然分辨率在5后就不能调整了，但是5后面的值是稳定的0，所以实际值是稳定的1.23450V，完全可以用来校正5.5位表的基本量程，如HP3468A，3478A，FLUKE8840A，特别是8840A的A/D校正要的多个值特殊电压。比起电阻分压来简单可靠准确。也可以用来检查一些商品低位的D/A转换器线性度。当然检查手持表是绰绰有余了。
   *关于升级的问题，这个板卡的分辨率不高，多少有些遗憾，就是多一位就好多了，如果有兴趣可以用8421码倍率的电阻，做一位电阻的分压与缓冲电路叠加，满足0.1mV以下的分辨率调整。数字部分最简单的升级就是用单片机输出8421码，代替拨码开关。

thy888

效果测试图

nick2329

好帖，先存下，顶起来。

nick2329

关于升级的问题，这个板卡的分辨率不高，多少有些遗憾，就是多一位就好多了，如果有兴趣可以用8421码倍率的电阻，做一位电阻的分压与缓冲电路叠加，满足0.1mV以下的分辨率调整。数字部分最简单的升级就是用单片机输出8421码，代替拨码开关。

我已用CPLD,20位的PWM,频率142Hz，可以做到最后一位的调整，很不错哦。

轩尼诗

值得玩玩～

marshallemon

我用M16做的16bit的PWM，频率122hz，2阶RC，34401 10V档最后一位最多跳一个字

zy_sh_npk

好东西，真不错的测试。

netkiller

thy888:效果测试图 (2013-02-24  09:33)

请问图中使用的是什么仪表？
谢谢！

wudecao

thy888:效果测试图 (2013-02-24  09:33)

请问下斩波开关管有什么型号可以推荐么，速度快，又容易买到的
可以知道您最新用的什么开关管么？

thy888

wudecao:请问下斩波开关管有什么型号可以推荐么，速度快，又容易买到的
可以知道您最新用的什么开关管么？ (2013-04-12  17:06) 

我补丁板用的VN0104

wudecao

thy888:我补丁板用的VN0104 (2013-04-13  16:06)

好的,谢谢老大！

wudecao

thy888:

我补丁板用的VN0104

请问下唐老大，VN0104，我买了几片DIP封装的，用信号源方波模拟PMW 10V，VDD也是10V，
当频率大于100k时，VN0104的输出就类似三角波了

请问正常吗？理论应该是10MHz以上吧，是不是买到假货了，或者电路需要特殊处理呢？

测试电路如下：

thy888

TO-92封装吧，可以用方波看上升下降沿，驱动和负载都要合适

falcon_ljc

wudecao:请问下唐老大，VN0104，我买了几片DIP封装的，用信号源方波模拟PMW 10V，VDD也是10V，
当频率大于100k时，VN0104的输出就类似三角波了

请问正常吗？理论应该是10MHz以上吧，是不是买到假货了，或者电路需要特殊处理呢？
....... (2013-04-18  14:14) 

会不会是源内阻太大，结电容充电导致栅极的上升下降变慢。

wudecao

我也有点怀疑是不是信号源的问题，因为源的内阻是50欧，官方测试电路是25欧。但是fpga的内阻岂不是更大。

看还是去买点to-92封装，dip封装一片里面是4个，图方便了

hillearwr

请教唐老大，这几阶滤波电路中电阻和电容的衰变对输出的年漂影响有多大？即对电阻电容的年稳定性和温漂要求有多高？有没有这方面的数据可参考一下。一般低漏电容选择什么类型的电容？

xinjihua

看不到图？