DAC 1ppm精度微伏级控制电压

发表于 2012-9-23 10:30

小弟正设计一电路产生1ppm精度微伏级控制电压，要达到24位DA精度（5V参考），由于单片没有这么高(bit):( （音频DA有这么高精度，感觉不靠普，毕竟是音频专用），网上找了篇说用两个DA求和提高精度:) ，后面再用运放求反相，方案是可行，但中间经过这些模拟电路，就噪声远高于控制电压的分辨率，求助各位大侠指教了，，，能否有更简便的方案达到此控制精度

发表于 2012-9-23 11:07

建议先了解一下能达到此指标的商品信号源的价格……:lol

成熟方案好像是用基准源+PWM+低通滤波+缓冲来做的

发表于 2012-9-23 13:56

集成DAC肯定比PWM特性好.主要靠滤波实现分辨率,降低了频响.

发表于 2012-9-23 14:45

降低频响影响不大，主要是精度和稳定，整个系统这相当于一个大滞后时延闭环系统，2楼的意思还不是很明白:(，基准源+PWM+低通滤波+缓冲？其中的基准源又是做什么的，，，

发表于 2012-9-23 16:31

精度基本靠基准源，分辨率靠PWM

建议搜一下基准党**“lymex”的帖子

发表于 2012-9-24 08:22

好，谢了

发表于 2012-9-24 10:09

现代的物理量，时间（频率）是测量最精确的量，高精度的电压测量或产生，都是用PWM来产生，配合高精度的基准源。PWM的线性比其它的DAC要高得多，只要产生PWM的时钟足够稳定。

发表于 2012-9-24 10:20

的确，低压基准困难比较大，主要是热电动势的影响，一般是微伏级的，做的非常好也就能达到10nV级别。热电动势不仅存在，而且一直在变化，即便分辨非常高，也会被淹没。热电动势所表现的形式可以认为就是超低频的噪声。
可以参考我的**：http://bbs.38hot.net/read.php?tid=270

发表于 2012-9-24 15:56

现代的物理量，时间（频率）是测量最精确的量，高精度的电压测量或产生，都是用PWM来产生，配合高精度的基准源。PWM的线性比其它的DAC要高得多，只要产生PWM的时钟足够稳定。 ...
coody 发表于 2012-9-24 10:09

我对这个理论有些疑问。
时间能做到很精确，问题是最后还得通过电路转换成电压，那么，
你的时间到电压的转换电路是不太可能做到如时间那样的精度的，
那么，你整个系统又会遇到降低精度的环节，
所以PWM从数学上看好像是挺精确的，比如PWM波形的幅度和占空比就能得到
一个包含准确直流和经抑制的纹波合成的那么个电压信号，但是，你如何保证PWM
的幅度精度呢？这就是个问题，是吧。

发表于 2012-9-24 16:08

PWM的幅度精度由高精度电压基准源保证……

发表于 2012-9-24 16:12

这得花多少钱啊，得多大体积啊。。。

发表于 2012-9-24 23:14

各位说得都很有道理，当然每个人考滤的方面不一定雷同，我想还是选用DA做，然后在最后的输出模拟电压处加一路更高精度AD（有20位以上）采样反馈给处理器，闭环控制

发表于 2012-9-25 13:02

热电动势是啥？跟噪声等价？头次听说，懂到给解释解释

发表于 2012-9-25 21:25

lymex是高精度测量爱好者，他说的结论可信度是非常高的。
你也可以自己google，好象是不同金属的连接处形成的节点，在高于绝对零度时，会产生电动势效应，相当于一节热电池，所以热电动势无处不在；比如热电偶就是利用了这种特性。
芯片焊接到PCB上，pin和pcb上的铜也有热电动势；电阻电容电感什么的也有，只不过很小，且极性相反，可以抵消大部分；但是，我仍然无法理解温度怎么会在几厘米的距离上产生梯度？尽管这是真的，但这到底是为什么呢？因为设计高精度的电压测量电路时，这就是个严重的问题。
跟噪声等价，我赞同这种说法，因为我认为在低频时，没法区分到底是热电动势变化还是低频噪声。

发表于 2012-9-25 21:30

13# xukun977 xukun977我感觉你可能是设计IC的，我有个问题想请教你，这是我发的帖子https://bbs.21ic.com/icview-373505-1-1.html
里面的问题是，是否可以通过miller电容补偿（或类似的miller相关方法）拓展电流反馈型放大器CFA的固定增益下的闭环带宽？

发表于 2012-9-25 22:26

都是牛人啊，都不明白什么意思，看来差距不是一点半点

发表于 2012-9-25 22:26

你说的这个是半导体物理知识，我手头有6本，包括黄昆的2本，里面能查到。汤姆森，贝塞克，波尔铁都有。

还是算了，不扯这个了，因为噪声这个话题太大太深。比如上面链接到38度的帖子，其实20级并联来增大输出功率，对于白噪声是没有任何影响的，f噪声减小20分之一，如何证明？
既然提到热电动势，也就是考虑温度对噪声影响，有白噪声和f5两种，然而这两个都不是低频dominate量。主要的-1量，它与福芮斯公式表示的加性噪声不同，与放大器增益无关。
弄个数据采集器记录时域fluctuation，这能提供多少有用信息?P0、1|f、Q、fL等参数?这些参数未知，那么电路指标中的其他参数和噪声如何折中？

发表于 2012-9-26 08:33

“基准达人”也在:)，太深奥，理论欠缺，考滤不全面，感觉自己像空壳一样

发表于 2012-9-26 11:55

精度和分辨率是两回事，检测分辨率与输出分辨率又不同。

检测分辨率是指：当信号不变时，测到的值的跳动量（噪声引起）。
输出分辨率是指：改变给定输出变化目标值，实际输出的变化量。实际输出包括了噪声和实际输出变化量。
当输出噪声远大于给定输出变化量时，看不到给定的变化，但事实输出发生了给定变化。

24位DA可以通过两个12DA串联实现，我就这样用过，5V基准作为第1个DA的基准，第1个DA的输出作为第2个DA的基准。

彭建学上海

发表于 2012-9-26 13:03

可以从世界顶级商品的可调电压基准，看一下楼主的问题。

Fluke的很多电压基准是PWM的，比如很在的5440B，较新的5200A，都是如此。但这些基准只能输出较大的电压，比如1V档、10V档，一直到1000V档，更低的电压受到热电动势和噪声的影响，做不出来了。PWM的频率大约是100Hz左右，后续滤波难于做好（5阶、7阶），表现为噪声或波动。我用3458A测试过5200A，波动有10uV之多，这显然达不到楼主的要求的。

Keithley一贯被认为是弱信号专家，他们早期有一款纳伏源260，可以输出0.1nV到1.1V的电压，热电动势也很低（<10nV），噪声也是低于这个水平的，但分辨不佳，精度也不高。

总之，较高电压源的精度都达不到1ppm的，低压源更是如此，受限于热电动势和噪声，即便分辨达到也没有意义。因此我比较好奇，楼主需要这个东西到底做什么用？

DAC 1ppm精度微伏级控制电压

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