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24 2025 Elektronik 25 Mess-Prüftechnik Aktor im Nanobereich zu bewegen zu justieren oder zu positionieren Eigenschaften des AD5791 Der AD5791 ist ein Einfach-20-Bit-D A-Wandler mit einem bipolaren ungepufferten Spannungsausgang Er besitzt eine relative Genauigkeitsspezifikation integrale Nichtlinearität INL von ±1 LSB und garantiert einen monotonen Betrieb mit einer differenziellen Nichtlinearität DNL von ±1 LSB Weitere wichtige Parameter sind eine Temperaturdrift von 0 05 ppm °Cein Spitze-Spitze-Rauschen von 0 1 ppm und eine Langzeitstabilität von unter 1 ppm Die interne Architektur dieser integrierten Schaltung ist ein R-2R-Digital Analog-Wandler aufgebaut mit Dünnfilm-Widerstandsmatchingtechniken Er arbeitet an einer bipolaren Versorgung von bis zu 33 Vund kann von einer positiven Referenz im Bereich von +5 Vbis V DD -2 5 Vund von einer negativen Referenz im Bereich von V SS +2 5 Vund 0 Vbetrieben werden Er hat eine serielle Dreidrahtschnittstelle die mit Taktraten von bis zu 35 MHz arbeitet und damit kompatibel zu SPI-Standard Serial Peripheral Interface Quad-SPI-Microwireund DSP-Schnittstellenstandards ist Die Spannungsreferenz LTZ1000 als Präzisionsbasis Der LTZ1000 ist eine sehr stabile temperaturkontrollierbare Referenz Sie liefert 7 2 Vam Ausgang mit nur 1 2 µV pp Spitzenrauschen und einer Langzeitstabilität von 2 μV √kHr sowie einer Temperaturdrift von 0 05 ppm °C Das Bauteil enthält eine Buried-Zener-Referenz einen Heizwiderstand zur Temperaturstabilisierung und einen Temperatur-Messwiderstand Externe Komponenten werden eingesetzt um zur Stabilisierung die Betriebsströme und die Temperatur der Referenz einzustellen wodurch eine maximale Flexibilität erzielt und die beste Langzeitstabilität und bestes Rauschverhalten sichergestellt werden Diese Spannungsreferenz mit Temperaturstabilisierung ist nahezu unempfindlich gegenüber externen Temperaturschwankungen Präzisions-Operationsverstärker AD8675 AD8676 Für die Operationsverstärker wurde ein OPV mit geringem Offset geringem Rauschen und geringer Drift benötigt Die Operationsverstärker AD8675 8676 wurden wegen ihrer präzisen Railto-Rail Fähigkeiten ausgewählt Sie bieten einen extrem geringen Offset von 12 µV eine Drift von 0 6 µV °Cein Spannungsrauschen von 2 8 nV √Hz bei 1 kHz und Eingangsströme Bias Current von 2 nA über den gesamten Betriebstemperaturbereich Prinzip der 21-Bit-Erzeugung mit zwei 20-Bit-DACs Das Arbeitsprinzip zum Generieren eines 21-Bit-D A-Wandlers mit 20-Bit-D A-Wandlern basiert auf einem Widerstandsteiler Die Ausgangsimpedanz des AD5791 beträgt 3 4 kΩ Verbindet man zwei Ausgänge von zweien dieser ICs miteinander wird die resultierende Schaltung zu einem Widerstandsteiler Beträgt der Code-Unterschied zwischen den beiden D A-Wandlern nur 1 LSB ist die Ausgangsspannung des D A-Wandler-Widerstandsteilers die Hälfte dieser Spannungsdifferenz entsprechend einem halben LSB In anderen Worten ausgedrückt diese Konfiguration ermöglicht es durch das Parallelschalten der Ausgänge von zwei 20-Bit-D A-Wandlern einen resultierenden 21-Bit-D A-Wandler aufzubauen Den Schaltplan zeigt Bild 1 Die Spannungsreferenzen V REFP und V REFN sind auf +10 Vbzw -10 Veingestellt damit kann der Ausgangsspannungsbereich von V OUT auf jeden Wert in diesem Spannungsbereich programmiert werden Versuchsaufbau und Messbedingungen Für die in diesem Artikel beschriebenen Messungen wurden als Hardware zwei handelsübliche AD5791-Evaluierungs-Boards benutzt Bestellnummer EVAL-AD5791 Diese Platinen teilen sich die gleiche Spannungsreferenz das LTZ1000-Modul das nur auf einem Evaluierungs-Board montiert ist Die Verbindung der Referenz mit den beiden Platinen erfolgt über drei verdrillte Leitungen Zusätzlich wird ein weiterer Draht benutzt um die Ausgänge der beiden D A-Wandler mit einander zu verbinden Die in diesem Artikel demonstrierte Leistungsfähigkeit kann weiter verbessert werden wenn man die beiden AD5791-D A-Wandler auf dieselbe Platine montiert was kurze Verbindungen zwischen Komponenten über optimierte Leiterplattenbahnen ergibt Bild 1 Die Verbindung der Ausgänge von zwei AD5791-D A-Wandlern Bilder Analog Devices Tabelle 1 Beispiel zum Realisieren eines 21-Bit-Codes Quelle Analog Devices 21-Bit-Code DAC A 20-Bit-Code DAC B 20-Bit-Code Geradzahlig z B 0x10 0x8 0x8 Ungeradzahlig z B 0x11 0x8 0x9