2020.03.17
カテゴリ： 電子工作
LabTool
手元にある個体だと、室温 22 ℃、電源投入直後に出力 AOUT_1 を 0V 設定にして 20 分経過する間に -35m.1V から -5.7mV に出力がドリフトする。おおよそ投入直後の 10 分間で +28mV 変化し、その後はゆっくりと変化する。AOUT_0 も同様の変化をする。
測定器なのである程度の予熱(暖気運転)が必要なのは分かっている。それにしても、時間が長いし変動幅も大きい。
LabTool と組みで使っている LPC Link 2 の回路を追ってみる。DAC (Generator) と ADC (Capture) に関係する電源(基準電圧源)をブロック図にして書いてみる。図は Calibration 中の状態で書いた。Calibration 中は DAC 出力を {VOUT_A, EXT_AOUT0(AOUT_0), AIN_0, ADCHS_0}, {VOUT_B, EXT_AOUT1(AOUT_1), AIN_1, ADCHS_1} の様に繋ぐ。図が小さいのでクリックして拡大してみた方が良い。
LabTool and LPC Link 2 DAC and ADC power blocks (PDF)
緑色の囲いに入っている DAC (DAC102S085CIMM) の基準電源となる電圧源が橙色で囲った 2 つのレギュレータで構成されているのがドリフトの原因だと思える。一つは 1 段目に入った XC6227C331PR-G で DAC のフルスケール、もう一つは 3 段目に入った TPS731125DBVR で 0V 点を決めている。
データシートを見てみると XC6227C331PR-G は温度と出力電圧変化の仕様が ±100ppm/℃ とだけ定められていて、詳細な特性グラフはない。 TPS731125DBVR
電源投入直後から 2 つのレギュレータの温度(温まり具合)と出力電圧の変動が、都合良く比例的に変わっていないのだろう。
測定器で良く見る構成は基準電圧源(あるいは基準となる物理量を示す部品)は 1 つ、それを温度係数が揃った線形的な受動部品で比例関係を作って、各部に分配する構成だ。能動部品や半導体を通すとして、温度係数、温度変化を一致させるように部品選定、基板配置、実装をする。
LabTool の設計は奇妙に思える。「奇妙にしてしまった」と言うのが正しいのかもしれない。
LabTool の回路図には部品実装の選択で変更できる部分がある。DAC 部分で 0V 点を決める基準電圧源を抵抗分割で作る方式を選択できる。この図も小さいのでクリックして拡大してみた方が良い。
LabTool and LPC Link 2 DAC and ADC power blocks (Mount Option) (PDF)
2020/3/17 上記図面差し替え DAC 部分の 0V 基準電源部(1.25V 出力)の上流を +5V5 から VDDA に修正
どちらを選択するか悩んだのだろうか？ 電源ラインのノイズ除去が不十分なため抵抗分圧を避けた？ そうだとすると、DAC (DAC102S085CIMM) の電圧源(基準電圧)を作るレギュレータを設けて、抵抗分圧で 0V 点を作れば良いはず。部品数はレギレータの数が同じなので、大きな変化は無いはず。
基板に手を入れる？ソフトで頑張る？使う前に 20 分待つ？
手元にある個体だと、室温 22 ℃、電源投入直後に出力 AOUT_1 を 0V 設定にして 20 分経過する間に -35m.1V から -5.7mV に出力がドリフトする。おおよそ投入直後の 10 分間で +28mV 変化し、その後はゆっくりと変化する。AOUT_0 も同様の変化をする。
測定器なのである程度の予熱(暖気運転)が必要なのは分かっている。それにしても、時間が長いし変動幅も大きい。
LabTool と組みで使っている LPC Link 2 の回路を追ってみる。DAC (Generator) と ADC (Capture) に関係する電源(基準電圧源)をブロック図にして書いてみる。図は Calibration 中の状態で書いた。Calibration 中は DAC 出力を {VOUT_A, EXT_AOUT0(AOUT_0), AIN_0, ADCHS_0}, {VOUT_B, EXT_AOUT1(AOUT_1), AIN_1, ADCHS_1} の様に繋ぐ。図が小さいのでクリックして拡大してみた方が良い。
LabTool and LPC Link 2 DAC and ADC power blocks (PDF)
緑色の囲いに入っている DAC (DAC102S085CIMM) の基準電源となる電圧源が橙色で囲った 2 つのレギュレータで構成されているのがドリフトの原因だと思える。一つは 1 段目に入った XC6227C331PR-G で DAC のフルスケール、もう一つは 3 段目に入った TPS731125DBVR で 0V 点を決めている。
データシートを見てみると XC6227C331PR-G は温度と出力電圧変化の仕様が ±100ppm/℃ とだけ定められていて、詳細な特性グラフはない。 TPS731125DBVR
電源投入直後から 2 つのレギュレータの温度(温まり具合)と出力電圧の変動が、都合良く比例的に変わっていないのだろう。
測定器で良く見る構成は基準電圧源(あるいは基準となる物理量を示す部品)は 1 つ、それを温度係数が揃った線形的な受動部品で比例関係を作って、各部に分配する構成だ。能動部品や半導体を通すとして、温度係数、温度変化を一致させるように部品選定、基板配置、実装をする。
LabTool の設計は奇妙に思える。「奇妙にしてしまった」と言うのが正しいのかもしれない。
LabTool の回路図には部品実装の選択で変更できる部分がある。DAC 部分で 0V 点を決める基準電圧源を抵抗分割で作る方式を選択できる。この図も小さいのでクリックして拡大してみた方が良い。
LabTool and LPC Link 2 DAC and ADC power blocks (Mount Option) (PDF)
2020/3/17 上記図面差し替え DAC 部分の 0V 基準電源部(1.25V 出力)の上流を +5V5 から VDDA に修正
どちらを選択するか悩んだのだろうか？ 電源ラインのノイズ除去が不十分なため抵抗分圧を避けた？ そうだとすると、DAC (DAC102S085CIMM) の電圧源(基準電圧)を作るレギュレータを設けて、抵抗分圧で 0V 点を作れば良いはず。部品数はレギレータの数が同じなので、大きな変化は無いはず。
基板に手を入れる？ソフトで頑張る？使う前に 20 分待つ？
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最終更新日
2020.03.17 10:18:17 コメントを書く
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