Программно управляемый источник опорного напряжения

По разным причинам разработчики часто обнаруживают, что их конструкция нуждается в дополнительных напряжениях питания. Например, системе, работающей от источников питания ±2.5 В, вдруг может потребоваться точное опорное напряжение –1.4 В для схемы преобразования уровня сигнала и опорное напряжение 2.1 В для управления АЦП. Традиционное решение предполагает добавление пары операционных усилителей и резисторов для сдвига уровня и буферизации опорного напряжения системы или добавление пары ЦАП. Но в схемах операционных усилителей отсутствует возможность программирования для внесения изменений в конструкцию, и, хотя это можно сделать с помощью ЦАП, их настройки не энергонезависимы, а выходы, как правило, однополярные и слаботочные.

Вебинар «Новинки и решения Traco для промышленных и отраслевых приложений» (28.10.2021)

Схема на Рисунке 1 дает простой способ создания дополнительных опорных напряжений и обеспечивает несколько дополнительных преимуществ. Она позволяет легко получать программно управляемые положительные или отрицательные буферизованные опорные напряжения. Ее выходной буфер рассчитан на втекающий и вытекающий ток до 10 мА. Значения запрограммированных напряжений можно считывать и изменять. Встроенная память позволяет запоминать величины опорных напряжений и восстанавливать их после прерывания питания, а бит четности может указывать на неисправность, если внутренний сбой устройства случайно приведет к изменению запрограммированного напряжения.

Программно управляемый источник опорного напряжения
Рисунок 1. Программируемый инструментальный усилитель в миниатюрном
8-контактном корпусе LFCSP позволяет в последнюю минуту изменить
величину биполярного опорного напряжения.

Программируемый источник опорного напряжения основан на микросхеме AD8555 (IC1) – инструментальном усилителе с автоматической коррекцией нуля и программируемым коэффициентом усиления, содержащей 8-битный ЦАП, управляющий схемой регулировки смещения. Используемый здесь не по прямому назначению монотонный ЦАП вырабатывает выходное напряжение, которое может изменяться от VSS (входной код 0) до VDD – 1 LSB (входной код 255). 8-битное разрешение ЦАП обеспечивает шаг изменения напряжения, равный 0.39% от разности напряжений VDD и VSS, что, например, при напряжении питания 5 В соответствует величине 19.5 мВ. Температурный коэффициент выходного напряжения ЦАП составляет менее 15 ppm/°C.

Внутреннее опорное напряжение ЦАП VDAC описывается следующим приблизительным выражением:

где CODE – входной цифровой код, устанавливающий выходное напряжение схемы VOUT, определяемое формулой

в которой GAIN представляет установленный по умолчанию внутренний коэффициент усиления, равный 70. Поскольку оба входа соединены с землей, первый член выражения близок к 0 В, а точнее, не превышает 10 мкВ из-за ошибок входного усилителя, а выходное напряжение схемы VOUT равно VDAC.

Ошибка выходного напряжения схемы опорного источника достигает максимального значения  0.4% при температуре -40 °C и напряжении питания 5 В.
Рисунок 2. Ошибка выходного напряжения схемы опорного источника достигает
максимального значения 0.4% при температуре –40 °C и напряжении
питания 5 В.

Пока внутренние регистры микросхемы не запрограммированы окончательно, они позволяют изменять выходное напряжение и исследовать поведение схемы в качестве источника фиксированного опорного напряжения и перепрограммируемого 8-битного ЦАП. Чтобы запрограммировать выходное напряжение, нужно выбрать подходящий код в соответствии с первой формулой и записать его в микросхему, следуя инструкциям из технического описания устройства. Пережиганием соответствующих внутренних поликремниевых перемычек устройства после проверки схемы можно установить постоянное выходное напряжение. Рисунок 2 показывает, что для данного уровня выходного напряжения абсолютная ошибка устройства в диапазоне температур от –40 до +125 °C составляет менее 0.4%.

  1. Datasheet Analog Devices AD8555

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 550
сейчас смотрят 24
представлено поставщиков 1575
загружено
позиций
25 067 862