Referencia de voltaje para DAC: ¿es realmente necesaria una referencia?

  

Mi cerebro me dice que solo están tratando de usar un LDO como un paso bajo   filtrar. ¿Por qué no solo usar una cuenta de ferrita o un inductor para bloquear el HF?   ¿Ruido procedente del resto de mi circuito? ¿Será esto menos efectivo?   que usar un LDO?

Eche un vistazo a los diversos gráficos para el rechazo de ondulación y el ruido para el LP3985 y pregúntese si un FB o un inductor se acercará a lo que hará el chip de referencia.

Para empezar, el LP3985 tiene una impedancia de salida a CC de aproximadamente 0.05 ohmios y esto aumenta ligeramente a aproximadamente un ohmio en las decenas de kHz BUT, si usa un capacitor de salida de 10 uF (o más grande) impondrá una menor impedancia de salida en aquellas frecuencias donde el LP3985 es potencialmente débil.

¿Cómo se compararía esto con un inductor o FB?

El ruido de salida del LP3985 es de aproximadamente 200 nV / rt (Hz) a 1 Hz y el rechazo de rizado es de al menos 60 dB a bajas frecuencias / CC.

¿Cómo puede un inductor (de tamaño presumiblemente moderado) llegar a cualquier lugar cerca de controlar el ruido y la ondulación que podrían provenir de su fuente de alimentación principal? ¿Qué tamaño de inductor podría lograr esto?

A la mayoría de las personas les gusta usar una referencia de voltaje, por supuesto, porque entonces tiene algún tipo de garantía sobre cuáles son los niveles de voltaje de salida DAC. El LP3985 es un poco inestable en términos de precisión inicial y este es el único inconveniente de usarlo por lo que puedo ver.

¿Ese 3% de precisión sería peor que la precisión y la deriva a largo plazo de su regulador de voltaje principal? Probablemente no, y ese es el escenario que se obtiene al usar un inductor de ese suministro.

PS: no coloques ese inductor en la alimentación por tierra de tu chip, causará más problemas que cualquier otro que pueda resolverse.

Su DAC o ADC es tan bueno como su referencia. En su caso DAC101S101, la referencia también es la fuente de alimentación.

Recuerde sus salidas DAC: (ingrese un valor digital entre 0 y 1) * Vref.

En el modo DC, considerará la precisión de su referencia, la variación de la temperatura, el envejecimiento, etc. Si usa el DAC dentro de un circuito de retroalimentación para controlar algo, no necesitará precisión ni precisión. Lo mismo si utiliza el DAC para calibrar un error en algún lugar: realiza la calibración, y esto hace que la referencia a su deriva sea cero en este momento.

Sin embargo, si desea utilizar el DAC para generar un valor preciso, por supuesto necesitará una referencia precisa.

El ruido de CA es mucho más que un dolor de cabeza. Si su suministro proviene de, digamos, un LDO como el viejo LM1117, y alimenta cargas dinámicas que atraen corrientes variables (como una CPU, tal vez algunos LED que se encienden o apagan, un timbre, señales de CA de procesamiento de señales, etc.) Por supuesto, cada vez que los cambios actuales, el regulador tendrá que resolver. Dependiendo de la velocidad y la magnitud de los cambios de corriente, la regulación del regulador puede demorar un poco y el voltaje de salida puede variar mucho más de lo que usted cree al leer ingenuamente el "voltaje de referencia ajustado a 1%" en la hoja de datos ...

También el LDO tiene PSRR finito, por lo que el ruido también proviene de su entrada. Si se trata de un conmutador, entonces también tienes un rizado de HF.

Ahora, si su DAC de 10 bits se suministra desde 3.3V, entonces su LSB es 3.3mV. Con solo parpadear un LED en su tablero, su + 3V3 se tambaleará por mucho más que esto. Por lo tanto, su DAC de 10 bits es un desperdicio de dinero, ya que solo obtiene 7 bits de él.

Ejemplo # 1: un tipo pone una carga en la salida de un DAC como el suyo. Como resultado, el DAC extrae corriente variable de su fuente de alimentación / referencia. Esto hace que el regulador se asiente en cada cambio de valor DAC. Por lo tanto, los tiempos de establecimiento de DAC son horribles, en lugar de un valor de hoja de datos de 5µs es 100 veces más. ¡Solución, búfer la salida DAC con opamp, y no extraiga corriente variable de una referencia de voltaje!

Ejemplo # 2 Otro tipo construye un DAC audiófilo ... alimenta una entrada VREF con salida de LM317 ... PSRR insuficiente de su regulador significa que hay una onda de 100Hz en la salida, por supuesto. Por lo tanto, al realizar pruebas con onda sinusoidal de 1 kHz, el espectro de la fuente de alimentación aumenta en frecuencia debido a la multiplicación en el dominio del tiempo y tiene picos a 1100, 1200, 900, 800, etc. Hz.

Es más que eso. Los reguladores no son perfectos: el voltaje de salida cambia con la corriente de carga, incluso a baja frecuencia e incluso CC. Además, el regulador solo "regula" el voltaje en el nodo de realimentación. En la mayoría de los circuitos reguladores, el nodo de realimentación está en el chip o unido a la salida cerca del paquete. A partir de ahí, tendrá caídas de tensión resistivas e inductivas a lo largo de las trazas de suministro. Estos son pequeños y por lo general no tienen consecuencias como voltajes de suministro. Un IC con una tolerancia de tensión de alimentación muy estricta puede requerir +/- 50 mV. Pero 50 mV es el 1% de una referencia de 5 V, lo que limita su ADC o DAC a aproximadamente 7 bits de precisión.

Para eliminar la mayoría de estos problemas, utilice un regulador separado como Vref, ya que ese regulador verá una pequeña carga constante. Si tiene un ruido considerable a 50 MHz, también tendrá que filtrarlo con filtros de ferrita / LC pasivos, normalmente antes del LDO.

Y en aplicaciones de mayor precisión, usaría una referencia de voltaje especialmente diseñada que solo se especificará para operar a muy baja corriente.