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현재, 다종다양한 D-A
변환기 LSI가 제품화되고 있다. D-A 변환기를 사용하는 대부분의 어플리케이션에서는 이러한 칩 1개를 사용하는
것만으로 간단하게 대응할 수 있다.
그러나, 때로는 복수의 칩을 필요로 하는 경우가 있다. 하나는, 전원을 OFF로 해도 장치의 세팅을
보존해 둘 필요가 있는 경우. 또 하나는, 1μV 이하의 출력 분해능과 안정성이 요구되는 경우이다.
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[그림 1]1μV의 분해능을
가진 D-A 변환회로
DPP(디지털 방식의 프로그래머블
포텐셔미터)를 2개 사용함으로써 1μV의 분해능을 실현했다.
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그림
1은 미국 Catalyst Semiconductor사(www.catsemi.com)의 DPP IC(디지털
방식의 프로그래머블 포텐셔미터)와, 미국 Texas Instruments사의 전류 레퍼런스 IC를 사용하여, 세팅의 보존과 1μV
이하의 분해능을 실현한 회로이다. 백금과 로지움의 합금을 사용한
고온용 열전쌍)의 출력을 정확하게 제어하려면 1μV 이하의 분해능을 묵과해서는
안된다. 이 열전쌍의 열기전력(제벡 계수)은 6μV/℃로 낮다. 따라서, 전압원에는 1μV
정도의 안정성과
정밀도가 필요하게 된다.
출력 변동을 낮게 억제하려면 오프셋 전압의 온도계수가 1nV/℃를 크게 넘지
않는 쵸퍼
안정화 앰프와 같은 능동소자를 사용하는 수법이 일반적이다. 그러나 여기서는 다른 어프로치를 채용했다. 전류 분할과 수동소자를 사용하는
수법으로, 앰프는 사용하지 않는다. 전류 레퍼런스 IC「REF200」는 2개의 출력단자가 있으며, 각각의 단자로부터 100μA의 레퍼런스
전류를 출력한다. 이 2개의 전류출력은 DPP인 IC1과 IC2의 접동자(와이퍼) 단자에 접속한다.
IC1에 입력된 전류는 미리
프로그램하여 둔 와이퍼비 K1에 의해 2계통의 전류 I1과 I2로 분할된다. I1과 I2의 전류값은 I1=K1×100μA,
I2=(1－K1)×100μA이다. 그 다음 I1는 직렬로 접속한 48Ω과 1Ω의 저항을 흐른다. 따라서 K1이 0~1로 변화하면
출력전압은 0~5 mV로 변화하게 된다. 이 동작은 단순하며 출력 변동은 일어나지 않는다.
그러나 하나의
DPP가 가지는 출력
분해능만으로는 고확도 어플리케이션에 대한 대응은 불충분하다고 할 수 있다. IC1에 사용한「CAT5113」은 다른 DPP와 마찬가지로
저항값 선택의 다양성과 세팅의 보존 기능을 갖추고 있다. 그러나 분해능은 100 스텝, 즉 7 비트
이하밖에 없기 때문이다. 이것으로는
50μV 정도의 분해능밖에 얻을 수 없다. 그래서 제2의 DPP인 IC2를 추가했다. IC2의 출력전류를 1Ω의 저항에 흘림으로써
해상도를 50배로 높일 수 있다. 즉 IC2가 0~100μV의 출력전압을 담당하게 된다.
따라서, 종합적인 출력은
V=K1/200＋K2/10000으로 되며, 0~5 mV의 범위에서 출력을 1μV의 분해능으로 제어할 수 있다. 이 회로는 고확도의
온도 계측장치나 제어 시스템에 사용하는 열전쌍의 제어 등에 최적이다.
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