Hallo, Problemstellung: Regelbares DC-Offset (2V-10V) mit darauf befindlichen steilen Flanken (3V ideal mit 80V/us Steilheit) kann jemand ein DAC empfehlen was eine besonders gute slew rate hat. Mich interessiert hierbei die reine slew rate, also nicht die settling time oder irgendwelche Latenzen. Es geht um die Erzeugung einer steilen Flanke auf einem einstellbaren DC-offset. Ausreichend wäre dazu eine slew rate von etwa 20V/us oder besser. Gibt es so ein DAC, idealerweise auch noch mit I2C Bus? 12-16 bit, ist aber weniger wichtig. Alternativ habe ich überlegt zwei DACs + 2 OPV zu benutzen, eins regelt das DC-Offset, das zweite erzeugt eine Flanke mit beliebiger slew rate die über einen OPV als Schmitt-Trigger versteilert wird und über einen zweiten OPV zum DC-Offset addiert wird, aber eleganter würde ich ein einzelnes DAC finden was den Puls erzeugen kann. Oder hat jemand eine ganz andere Idee? Vielen Dank für Tipps und Ratschläge
Allenfalls mal die parametrische Suche der Hersteller und Lieferanten anwerfen ? Da du 20V/us oder so haben moechtest, bedeutet das der DAC muss mehr als 10 MSample machen. Und den kannst du dann verlangsamen mit einem RC.
Bernhard S. schrieb: > Mich interessiert hierbei die reine slew rate, also nicht die settling > time oder irgendwelche Latenzen. Es geht um die Erzeugung einer steilen > Flanke auf einem einstellbaren DC-offset. > Ausreichend wäre dazu eine slew rate von etwa 20V/us oder besser. Gibt > es so ein DAC, idealerweise auch noch mit I2C Bus? 12-16 bit, ist aber > weniger wichtig. Ein DAC mit kurzer settling time wird im Normalfall auch eine entsprechend hohe Slewrate haben. Insofern ist die settling-time in der parametrischen Suche schon ein sinnvoller Parameter: hier einfach mal eine Liste von DACs mit <1µS settling time. Wahrscheinlich kannst du mit jedem von denen deine Slewrate erreichen. https://www.digikey.de/products/de/integrated-circuits-ics/data-acquisition-digital-to-analog-converters-dac/701?k=dac&k=&pkeyword=dac&sv=0&pv997=425&pv997=395&pv997=418&pv997=416&pv997=417&pv997=409&pv997=407&pv997=404&pv997=419&pv997=406&pv997=165&pv997=166&pv997=421&pv997=424&pv997=405&pv997=411&pv997=415&pv997=403&pv997=171&pv997=408&pv997=423&pv997=422&pv997=177&pv997=243&pv997=178&pv997=179&pv997=413&pv997=319&pv997=182&pv997=183&pv997=410&pv997=185&pv997=187&pv997=188&pv997=367&sf=1&FV=ffe002bd&quantity=&ColumnSort=0&page=1&pageSize=25 I2C hat aber kein einziger davon, weil die Kombination von "schneller DAC" mit "langsamem Interface" selten gebraucht wird. Allerdings erzeugen viele DACs nicht unbedingt direkt einen Spannungsausgang, der bis 10V+3V=13V reicht. Und viele (schnelle) DACs haben sowieso keine Spannungs- sondern Stromausgänge. Dann hägt es primär von deinem nachgeschalteten OPV ab, welche Slew-Rate erreichbar ist.
Ja, schnelle DAC muessen auch keine Amplitude mehr koennen. Denn bei diesen Frequenzen arbeitet man mit 50 Ohm, und dann ist 3V schon eine Menge.
Name H. schrieb: > Ja, schnelle DAC muessen auch keine Amplitude mehr koennen. Denn bei > diesen Frequenzen arbeitet man mit 50 Ohm, und dann ist 3V schon eine > Menge. Diese Frequenzen? Der OP möchte 80V/us, das sind bei einem 5V DAC mit nachgeschaltetem x2 OPV gerade mal 125ns für 0-5V. Das kann jeder bessere 10Msmps++ DAC. Und den muss man nicht mal mit 10M füttern, der OP will ja nur einen Einzelschritt machen, dafür reicht SPI.
Vielen Dank an alle für die Hinweise. Ich kam jetzt zu folgendem Schluss: kein DAC mit I2C Bus kann derart steile Flanken erzeugen, zumindest sind die Datenblätter da etwas pessimistisch. Mit SPI Bus gibt es ebenfalls nur wenige DACs die eine slew-rate von <100ns versprechen und Lötfreundliches Gehäuse haben und direkt verfügbar sind und keine 40+ Euro kosten. Das ganze soll übrigens von einem Raspberry-Pi Angetrieben werden weshalb ich I2C bevorzuge. Daher habe ich mich jetzt für etwa folgendes Setup entschieden: 1 DAC erzeugt das einstellbare Offset und 1 weiteres DAC die Flanke. Ein OPV als Komperator versteilert die Flanke, damit sind die Eigenschaften des DACs erstmal sekundär. Ein zweiter OPV summiert die Flanke und das DC-Offset und treibt den Ausgang. Dazu habe ich an den LM7171 gedacht, der hat eine slew-rate von 4100 V/us, Faktor 5 mehr als ich benötige, falls das zum Problem wird kann ich noch ein RC-Glied nachschalten... Vielen Dank nochmal für die Ratschläge.
Das mit dem OpAmp zum Flanken steiler machen verstehe ich nicht. Durch den OpAmp als Schmitt-Trigger verlierst Du ja die Möglichkeit die Ausgangsspannung zu kontrollieren. Dann kannst Du den Opamp auch gleich an einen GPIO Pin hängen. Mal als Idee: Nimm 2 DACs. Einer (DAC1) steuert Deinen DC Anteil, ein anderer (DAC2) steuert die maximale Amplitude deiner Flanken. Das Signal von DAC2 schickst Du durch einen schnellen OpAmp mit Enable-Pin als Voltage Buffer konfiguriert. Den Enable-Pin hängst Du an einen GPIO. Die beiden Spannungen (DAC1 und Ausgang OpAmp) summierst Du und schickst sie in einen weiteren OpAmp zum Puffern/Summieren. Jetzt kannst Du beide Spannungsanteile unanbhängig voneinander regeln und hast die Flanken so schnell, wie es der Enable-Pin vom ersten Opamp erlaubt. Üblicherweise sind diese sehr schnell.
Bernhard S. schrieb: > kein DAC mit I2C Bus kann derart steile Flanken erzeugen, zumindest sind > die Datenblätter da etwas pessimistisch. Das mag sein: I2C und schneller DAC passt tatsächlich nicht. Bernhard S. schrieb: > Mit SPI Bus gibt es ebenfalls nur wenige DACs die eine slew-rate von > <100ns versprechen und Lötfreundliches Gehäuse haben und direkt > verfügbar sind und keine 40+ Euro kosten. Da kommt es darauf an, bis zu welcher Gehäusegröße du es als lötfreundlich betrachtest. Bernhard S. schrieb: > Dazu habe ich an den LM7171 gedacht, > der hat eine slew-rate von 4100 V/us, Faktor 5 mehr als ich benötige, Nein: nicht ein Faktor 5 sondern ein Faktor 50 mehr als du brauchst. Das ist schon sehr schnell, und tendenziell gilt bei OPVs tatsächlich: je schneller, desto größer das Potential für Probleme. Der von dir ausgewählte LM7171 ist meiner Erfahrung nach noch ganz gut zu handhaben. Aber einige OPVs in dieser Geschwindigkeitsklasse sind richtig giftig und machen tatsächlich gerne Probleme. Im Datenblatt deines OPVs steht zurecht "There are many things to consider when designing PC boards for high speed op amps." Schau dir Kapitel 8 und 9 im Datenblatt genau an und halte dich an die Hinweise. Wenn der OPV z.B. wegen schlecht angebundener Abblockkondensatoren schwingen sollte, dann nützt das "Nachschalten eines RC-Glieds" auch nichts.
Nils P. schrieb: > Das mit dem OpAmp zum Flanken steiler machen verstehe ich nicht. Durch > den OpAmp als Schmitt-Trigger verlierst Du ja die Möglichkeit die > Ausgangsspannung zu kontrollieren. kontrollieren muss ich nur den DC-Pegel am Ausgang, die Flanke hat immer 3V Amplitude, daher dachte ich das ein OpAmp die als Komparator erzeugen kann. Deine Idee mit dem GPIO-Pin gefällt mir, damit würde ich nur noch einen DAC benötigen! Also der GPIO Pin erstellt meine Flanke die ein OpAmp als Komperator steil macht und auf die Fest verbaute Amplitude von 3V stellt. Ein zweiter OpAmp summiert die Flanke zum DC-Offset und treibt den Ausgang. Dann benötige ich also 1x DAC, 2x OpAmp und einige R,C, Standardteile. Vielen Dank
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Wenn es nur um die Flanke geht, nimm einfach einen Dual-DAC und schalte mit einem Analogschalter die Ausgänge um.
Das mit dem Dual-DAC und dem Analogumschalter gefällt mir sehr gut. Ich kenne diese Teile allerdings nicht, erzeugen die keine Überschwinger, oder ein kurzer Spannungseinbruch zwischen dem Umschalten von S1 auf S2? Und vielen Dank für den Hinweis mit dem hochfrequenten OpAmp, da der Prototyp auf Lochraster gebaut wird wäre dieser OpAmp wohl eine sehr schlechte Wahl gewesen. Da werde ich was deutlich langsameres suchen, klar zwischen 80V/us und 4kV/us steckt ein Faktor 50, da mir 50-150V/us reichen suche ich einen langsameren OpAmp.
Bernhard S. schrieb: > Ich > kenne diese Teile allerdings nicht, erzeugen die keine Überschwinger, > oder ein kurzer Spannungseinbruch zwischen dem Umschalten von S1 auf S2? Bei Analogschaltern gibt es eine sog. "Charge injection". Es wird eine bestimmte Ladungsmenge in den Kanal injiziert, die - je nach angeschlossenem Widerstand und angeschlossener Kapazität - zu einem mehr oder minder großen Spannungspuls führt. Wenn der Spannungspuls in die gewünschte Richtung geht, nimmst du ihn vielleicht gar nicht wahr. Wenn er in die "falsche" Richtung geht, siehst du ggf., dass bei der steigenden Flanke zuerst ein kleiner Sprung in die negative Richtung auftritt. Typische Werte liegen im pC Bereich und normalerweise gilt: je niederohmiger der Schalter und je größer der zugelassende Spannungsbereich, desto größer die Charge-Injection. Bei schnellen DACs hast du im Prinzip oft denselben Effekt - auch dort müssen Halbleiterschalter schnell umgeschaltet werden. Dort lautet der Name dafür häufig Glitch Energy (z.B. wird bei diesem DAC http://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac7811.pdf als Glitch Energy von max. 5 nV s angegeben - was auch wieder nichts anderes als eine injizierte Ladung). In Fig. 8 und 9 des Datenblatts siehst du Beispiele dafür, wie sich das beim Umschalten des DACs auswirkt.
Toll, Danke für den Hinweis über Charge Injection. Ich denke ich probiere es jetzt einmal mit einem I2C DAC als DC-Pegel und einem GPIO-Pin als Flanke die über einen OPV gepuffert wird und über einen zweiten OPV zum DC-Pegel addiert wird. Wenn der Versuch im Februar läuft werde ich hier die Erkenntnisse zusammenfassen.
Bernhard S. schrieb: > Toll, Danke für den Hinweis über Charge Injection. > Ich denke ich probiere es jetzt einmal mit einem I2C DAC als DC-Pegel > und einem GPIO-Pin als Flanke Das ist OK. > die über einen OPV gepuffert wird und über Warum? Ein GPIO ist selber schnell und stromstark genug und liefert dir 3,3V. Brauchst du die 3V Flanke WIRKLICH so genau? Oder sind auch 3,3V OK. Im Einfachsten Fall pufferst du dein GPIO NICHT mit einem OPV sondern einem Einzelgatter ala 74HC1G04, welches mit echten 3V versorgt wird. Das ist einfacher und stabiler.
Sorry, ich meinte mit "wird gepuffert" eigentlich die niedrige Ausgangsimpedanz vom Comparator oder Schmitt-Trigger um die Flanke steil zu machen. Vermutlich hast du aber recht und mir genügt die Steilheit die der Raspberry-Pi direkt liefert, das wäre natürlich prima. Ob die Amplitude jetzt 3.3V oder 3V ist, spielt eigentlich keine Rolle, es kommt nur auf die Steilheit an, die muss 80V/us oder besser sein. Soweit ich bislang die Raspberry-Pi Dokumentation durchsucht habe ist es möglich die slew-rate für GPIO Pins (einheitlich) zu konfigurieren. Die Pins können mit 100MHz betrieben werden, damit ist die Flankensteilheit besser als benötigt. Ob der Puls noch gut genug aussieht werde ich dann mit dem Oszilloskop prüfen.
Bernhard S. schrieb: > Sorry, ich meinte mit "wird gepuffert" eigentlich die niedrige > Ausgangsimpedanz vom Comparator oder Schmitt-Trigger um die Flanke steil > zu machen. Ist ebenfalls Unsinn, denn so ein CMOS-Ausgang IST bereits sehr schnell und stromstark. Schrieb ich schon mehrfach. > Vermutlich hast du aber recht und mir genügt die Steilheit die der > Raspberry-Pi direkt liefert, das wäre natürlich prima. Ob die Amplitude > jetzt 3.3V oder 3V ist, spielt eigentlich keine Rolle, es kommt nur auf > die Steilheit an, die muss 80V/us oder besser sein. Na dann reicht ein einfachster I2C DAC und ein halbwegs schneller OPV mit 100-200V/us. Der wird als invertierender Addierverstärker beschaltet und gut. > Soweit ich bislang die Raspberry-Pi Dokumentation durchsucht habe ist es > möglich die slew-rate für GPIO Pins (einheitlich) zu konfigurieren. Die > Pins können mit 100MHz betrieben werden, damit ist die Flankensteilheit > besser als benötigt. Ob der Puls noch gut genug aussieht werde ich dann > mit dem Oszilloskop prüfen. Selbst die langsamste Einstellung ist für deine Anforderung noch um Größenordnungen schneller. Denn die IOs kann man nur zwischen irre schnell und verdammt schnell einstellen. Wir reden da von Anstiegszeiten von 0-3,3V im Bereich 2-10ns, das sind schlappe 330-1600V/us 8-0, teilweise noch schneller.
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