Digital gesteuerte stufenlose Verstärkung?

Ich habe eine Schaltung, die eine Wellenform von etwa 600 mVpk ausgibt. Ich muss in der Lage sein, zwischen 10 mVpk und 10 Vpk genau auszugeben, vorzugsweise ohne Kalibrierung, aber mit einem bekannten Fehler. Der gesamte Prozess soll digital überwacht werden.

Das allgemeine Schema, an das ich gedacht habe, ist die Verstärkung des Signals auf 10 Vpk und ein Dämpfungsgerät, um unterschiedliche Verstärkungen einzustellen. Dies könnte eine Reihe von Widerstandsteilern sein, die in Reihe eingefügt werden können. Jeder dämpft das Signal um einen anderen Betrag wie -2 dB, -4 dB, -8 dB, -16 dB und sie können kombiniert werden, um weitere Dämpfungspunkte wie -6 dB oder -30 dB zu erzeugen. Dies kann mit 4 SPDT-Relais erfolgen, aber das reicht nicht aus. Welches zusätzliche Element kann ich verwenden, um die Leerzeichen zu bilden? Ich hätte gerne eine hohe Auflösung. Eventuell 10mV wenn möglich.

Verwenden Sie einen multiplizierenden DAC ?
@Dave: Das solltest du beantworten. Ich würde es positiv bewerten.
Was ist die höchste Frequenzkomponente des Signals? Wenn es sich um Audio handelt, können Sie einen digitalen Topf verwenden, eine höhere Frequenz und einen MDAC, wieder höher, und es muss eine andere Methode wie geschaltete Dämpfungsglieder verwendet werden.

Antworten (2)

Wie Dave Tweed kommentierte, scheint ein multiplizierender DAC (MDAC) der richtige Weg zu sein. Sie nennen Ihre digitale Schnittstelle, Ihren Frequenzbereich oder Ihre Anforderungen an die Ausgangsleistung nicht, einige Details müssen Sie also selbst herausfinden. Analog Devices stellt eine Vielzahl von MDACs her, die bis zu einer Auflösung von 16 Bit reichen, was Ihnen Amplitudenschritte von 150 Mikrovolt geben würde. Siehe beispielsweise http://www.analog.com/static/imported-files/circuit_notes/CN0055.pdf

Was Ihre Anforderung "keine Kalibrierung" betrifft, bezweifle ich, dass dies passieren wird. Angenommen, Sie möchten eine Genauigkeit, die Ihrer Auflösung entspricht, impliziert dies eine Gesamtverstärkung von bis zu etwa 16 mit einer Verstärkungsgenauigkeit von 0,1 % (10 Volt max. / 10 mV Auflösung). Dies deutet wiederum darauf hin, dass Ihre externen Verstärkungskomponenten eine Genauigkeit von mindestens 0,05 % benötigen, und dies wird nicht billig sein. Sie sollten besser etwas Anpassung zulassen. Dies setzt voraus, dass Sie mit "Kalibrierung" "Justierung" meinen. Wenn Sie Teile mit geringerer Toleranz verwenden und die daraus resultierenden Ungenauigkeiten akzeptieren, benötigen Sie immer noch einen Kalibrierungszyklus im Sinne des Eingebens verschiedener Eingangspegel und des Messens der resultierenden Ausgänge.

Wow, die habe ich total vergessen! Diese App-Notiz scheint fast perfekt für meine Bedürfnisse zu sein. Der Ausgang dieses Systems ist mit 50 Ohm abgeschlossen, so dass es genug Saft haben sollte, um 10 Vppk auf diese Last zu legen. Freq. Die Reichweite liegt unter 1 MHz.
Eeek! 10 Volt an 50 Ohm? Nicht mit diesem Operationsverstärker, das wirst du nicht. Angenommen, Ihre 10 Vppk beträgt +/- 5 V (nicht 0 - 10 V), können Sie die Serie mit 50 Ohm abschließen, und Ihr tatsächlicher Ausgang (am Verstärker) beträgt +/- 10 V bei 100 mA. Dies erfordert eine ernsthafte Ausgangsstufe. Wenn Sie den Ausgang nicht wie vorgeschlagen terminieren, wird ein versehentlicher Kurzschluss am Ausgang möglicherweise Ihren Verstärker zerstören.
Ich habe nicht daran gedacht, den im Anwendungshinweis gezeigten Operationsverstärker zu verwenden, aber die Idee ist immer noch dieselbe. Natürlich wird am Ausgang auch eine Vorsicherung + Schutzdioden platziert.

Ich gehe davon aus, dass Sie eine stabile "Referenz" -Wellenform haben, die Sie in eine Präzisionsgleichrichterschaltung einspeisen können. Daraus können Sie den Spitzenwert (oder den gleichgerichteten Mittelwert, falls dies besser geeignet ist) dieser Wellenform erhalten. Wenn Sie dann einen linearen Dämpfer wie einen JFET oder einen analogen Multiplikator verwenden, können Sie die AC-Amplitude um einen geeigneten Betrag "absenken".

Dieser neue Ausgang wird wie die Referenzwellenform geformt, hat aber kein sehr genaues Amplitudenverhältnis zur Referenz - es wird einen Amplitudenfehler geben, ABER mit der gleichen Design-Präzisionsgleichrichterschaltung können Sie das gedämpfte Signal messen und das ungenaue Verhältnis berechnen.

Als nächstes müssen Sie eine Korrektur am JFET oder analogen Multiplikator vornehmen. Dies würde darauf basieren, den Verhältnisfehler so klein wie möglich zu machen. Jetzt haben Sie ein selbstkalibrierendes System, das sich auf Folgendes stützt: -

  • die Steuerung ein analoger Multiplizierer/Abschwächer mit einem DC-Wert
  • die Genauigkeit/Linearität eines Präzisionsgleichrichters
  • die Genauigkeit, DC-Pegel unterscheiden zu können, die die Referenz- und gedämpfte Wellenform darstellen.

Da Sie es mit DC-Werten zu tun haben, können Sie zur 24-Bit-ADC-Technologie wechseln, um eine sehr hohe Auflösung zu erhalten, oder einfach bei der analogen Steuerung bleiben.

Nur ein Gedanke.

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