R2R-DAC Pegel anpassen

[CowZ]

Hi,

super geile Antworten Leute! Danke schön

Vorallem die Rechnung von EZ81 und das Stichwort "Thevenin" ist super Werde die Rechnung nochmal langsam nachvollziehen, aber das sollte ich hinbekommen (hoffentlich . Nach Thevenin werd ich nochmal googlen und was drüber lesen

Vielen Dank nochmal!
Gruß, CowZ

[CowZ]

Hi,

ich bin restlos begeistert

Die Rechnung verstehe ich, das Ergebnis stimmt und alles funktioniert!
Vielen, vielen Dank!

Jetzt habe ich nur noch ein Problem: Der Ausgang ist nicht ganz flüssig, sondern "schwankt" (kann man das so sagen?) Habe mir jetzt "gedacht" (mit ausprobieren ), dass ich an den Eingang einfach n Kondensator gegen GND schalte. Das Ergebnis sieht auch schon besser aus.

Ich frage mich nur, ob ich das Problem überhaupt richtig erkannt habe, und ob so ein Kondensator die "richtige" Lösung ist. Eine andere Vermutung von mir ist, dass es mit dem Umschaltvorgang vom µC-Port zusammenhängt (PortA, mega32).

Hier noch ein Bild vom Oszi. Links das Ergebnis der DA-Wandlung, rechts "eingezoomt". Eine volle Schwingung dauert 0,5µs, die Frequenz beträgt also 2MHz.

=> Da der µC den Port mit gemessenen 2,5MHz umschaltet, kann es nicht daran liegen.

Gruß, CowZ

[Yossarian]

Hallo
Das kann ja nun viele Ursachen haben. Solange keine Umschaltung der Ausgänge erfolgt, sollte die Spannung schon eine Gleichspannung sein.
Da Frequenz und Amplitude des Sägezahns unbekannt sind, würde ich erstmal auf die Betriebsspannung tippen.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[CowZ]

Hi,

die Amplitude beträgt 0,33 - 1V, die Frequenz habe ich vergessen, richtig. Sie beträgt 14,7kHz.

Die Versorgungsspannung schwankt nur minimal. Sollte man 100n von + zu - vom OpAmp legen?

edit: Habe mich vermessen, die Schwankung ist genau wie das Signal vom Mikrocontroller. Zudem tritt sie auch ohne den OpAmp auf. Denke also, dass das am Umschaltvorgang liegt. Wie kann ich dieses Problem am besten umgehen? Kleine Kondensatoren in den Signalweg der einzelnen Bits?

Gruß, CowZ

[Yossarian]

Hallo
Jetzt steh ich etwas auf dem Schlauch.
Ich bin davon ausgegangen, daß der Sägezahn die Störung ist.
Wenn Du den Sägezahn erzeugen willst, warum verstümmelst Du ihn dann wieder?
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[CowZ]

Hi,

nein, der ist absolut nicht verstümmelt. Das Bild rechts ist nur "reingezoomt", also Zeit + Spannungsanzeige vergrößert / verkleinert. Was rechts ist, ist ein Ausschnitt aus dem Links, damit man die Störung sieht.

Gruß, CowZ

[sigo]

Hi Cowz,
welche Amplitude Spitze-Spitze hat die Schwingung denn?

Hast du schonmal probiert, einen 1-2kHz-Sägezahl zu erzeugen?
WIe sieht das Signal dann aus?
Hintergrund: Die Umschaltvorgänge spielen dann eine geringere Rolle, da dazuwischen "ewig" Zeit ist..
Evtl. das Bild nochmal posten..

Komdensator im R-2R-Netzwerk (wenn, dann genauso entsprechend den Widerständen c - 1/2C wählen evtl. eine Möglichkeit aber der Aufwand wäre natürlich ziemlich groß und die Cs müssten sehr klein sein, im pF bereich. Ich denke nicht, dass das eine praktikable Lösung ist.

Du könntest deinen OP als Tiefpass 2. Ordnung ausführen, z.B. mit 100-kHz Grenzfrequenz. Das kostet natürlich Bandbreite, würde das Problem aber glattbügeln. (Es lebe die Symptombekämpfung).

Ich vermute, dass du evtl. Toleranzen in den Widerständen haben könntest, die dazu führen.

Eine andere Möglichkeit wäre evtl. eine unsaubere Masseführung.

Sigo

[sigo]

Evtl. mal einen 10M-Ohm Widerständ (oder irgendwas zwischen 1-10MOhm) parallel zu den 2R an Bit 0 (oder 1 usw.) hängen, und so den Widerstand ein wenig verändern. Dann schauen, was mit dem Signal passiert..

Falls vorhanden auch Poti..

[CowZ]

Hi,

Amplitude: ca 0,1V

1-2kHz Sägezahn: Hab ich ausprobiert, liefert dieses Ergebnis.

Bandbreite: Das wird kritisch, muss den DAC mit ~5MHz arbeiten lassen. (Ist dafür so ein R2R überhaupt sinnvoll, oder gibt es da bessere Alternativen (billiger (Standard-)IC oder so)?

Toleranzen: Sind Metallschicht 1%, könnte also sein.

Masseführung: Das ganze ist auf einem Steckbrett aufgebaut... Masse und 5V liegen auf den "typischen" senkrechten Verbindungen.

10M-Ohm Widerstand: Ändert überhaupt nichts.

Wenn es mit einem R2R-DAC nicht gehen sollte und ein IC dafür besser geeignet ist (und nicht so teuer bei Reichelt ist), ist das wohl die nächste Alternative. Werde mich da dann mal auf die Suche begeben... Hoffe aber trotzdem noch auf Lösungen für das R2R-DAC-Problem

Gruß, CowZ

[sigo]

Ich denke das Geheimnis liegt im Steckbrett und den hohen Widerstandswerten.
Man sieht an dem 1kHz - Bild gut, dass du offenbar ziemliche Überschwingprozesse hast, also kapazitives Übersprechen in dem Fall.
(wie Kondensatoren parallel zu deinen Widerständen..)

Ein weiterer Effekt könnte der Umschaltprozess der ganzen Ausgänge sein. Ich denke das aber eher nicht.
Lösung(en):

1. Statt 100kOhm 10kOhm Widerstände nehmen -->
Die Kapazitäten wirken sich nur noch 1/10 so stark aus.
Entsprechend noch weniger bei noch kleineren Widerständen..

2. Natürlich wird ein besseres Layout ziemlich viel bringen

3. Du kannst das auch sehr gut kompensieren, indem du einen Kondensator parallel zu R3 aus EZ81s Berechnung schaltest.

Wenn du das Oszi-Bild des 1kHz signal lässt, kannst du mit dem C spielen, bis es passt. Damit kannst du den Effekt ziemlich gut kompesieren, etwa wie bei einem Tastkopf... Das geht praktisch ohne Bandbreitenverlust.
Natürlich geht das nur für ein gegebenes Layout. Ein neues Layout erfordert einen anderen Wert..je besser das Layout desto kleiner.

4. Ein größerer C (100nF o.ä.) parallel zu R3 würde in jedem Fall einiges verbessern, geht aber auch auf Kosten der max. Bandbreite.

5. Mit einem 2. RC-Glied am Ausgang des OP kannst du das Signal noch besser glätten.

Jede dieser Maßnahmen bringt einiges. Ich würde sie durchspielen..
Fange am besten mit 3. bzw. 4. an, ist am einfachsten...

Am Kern packst du das Problem mit 1. eher.

Sigo