Problema Con Circuito Dac

[MusicIsLife]

Ciao a tutti.

Nell'ambito del progetto dello stage ho inserito un circuito DAC per trasformare un segnale di 10bits da digitale ad analogico. Il segnale proviene da 2 shift register che ad un istante di tempo dato da un colpo di clock mandano fuori i 10 bit in parallelo; questi ultimi vanno a finire in un dac il quale effettua istantaneamente la conversione.

Il segnale digitale è in complemento a 2 e, per questo motivo, ho dovuto inserire una parte di circuito in più nel circuito complessivo.

Ora mi metto la fotografia dello schema, del master e del circuito realizzato:

Schema elettrico

Master

Circuito realizzato

Dallo schema si notano i 10 LED che si accendono a seconda di quali bit sono posti a livello logico alto; i led sono collegati alle uscite dei 2 shift register che risultano essere anche gli ingressi del DAC. Il circuito del DAC è alimentato a 15V (14.85 V misurati e stabilizzato con un LM7815).

Il problema è questo: terminato lo stage funzionava tutto. In realtà nella prima fase di realizzazione è successo che il DAC, per motivi a me sconosciuti, si bruciasse. 1 mese prima della terminazione dello stage stavo montando il tutto, quando il DAC ha iniziato a puzzare ed ho dovuto buttarlo via. L'ho cambiato, ho fatto svariate misure e funzionava tutto. Pensavo fosse difettoso il primo.

Sono tornato oggi in azienda per fare delle fotografie ai risultati ottenuti, ho acceso il tutto, e ho sentito ancora odore di bruciatoo: era ancora il DAC!!!! Ho chiesto se qualcuno avesse toccato qualcosa, ma tutti hanno negato. Effettivamente le cose erano nello stesso identico posto di quando ero andato via, ma non mi spiego perchè si sia bruciato nuovamente il DAC.

allora ho iniziato ad isolare i circuiti, uno alla volta.

Alimentatore generale OK. Stadio di lettura dal sensore accerometro OK. Stadio del PIC OK.

Ho scollegato il cavo dei 10 bit che arrivano sulla scheda del DAC lasciandolo alimentato e non brucia o puzza;appena collego i 10 bit inizia a scaldarsi e a scottare dopo un pò. Non capisco davvero il perchè. I collegamenti sono tutti giusti, li ho ri-controllati.

Aiuto =(

Modificato: 18 novembre 2010 da MusicIsLife

[PocoEsperto]

Vorrei aiutarti ma purtroppo non riesco a visualizzare le foto.

Saluti

[kappa47]

Da come hai descritto il problema, sembra siano gli ingressi degli shift a “bruciare” il DAC (manca la parte di circuito degli shift)

Prova a scollegare gli shift (collegando tutti gli ingressi del DAC a massa) e poi attiva un bit per volta portando la tensione a livello logico 1 (2,4 V)

Facci sapere…

Ciao.

[MusicIsLife]

Il problema è che non posso scollegare nulla perchè è fatto tutto su stampato; dovrei rifare tutto lo stampato da capo ma non posso perdere così tanto tempo =(

Metto l'immagine della parte degli shift register:

shift register

Praticamente, tanto per spiegare velocemente il funzionamento, il PIC ha 3 uscite: un'uscita è il dato seriale che arriva all'ingresso del primo shift register, la seconda uscita è il segnale che fa shiftare di 1 posizione alla volta i 10 bit e la terza uscita è l'impulso che viene mandato terminata la traslazione di 10 posizioni in modo che tutti i bit venganoo mandati in parallelo contemporaneamente sul connettore che vedete in basso. Il connettore, poi, va alla scheda del DAC.

I livelli di tensione di uscita degli shift register sono di 5V in caso di "1" logico o di circa 0V in caso di "0" logico.

Ma la cosa che mi fa davvero strano è che all'inizio si era bruciato il DAC, poi per parecchie misurazioni è andato tutto OK ed ora si è ri-bruciato il secondo DAC. Mah!

[kappa47]

Se il DAC si "brucia" molto probabilmente e' un ingresso (segnale o alimentazione) che si comporta in modo anomalo (il DAC e' un CMOS !).

Hai notato se si "brucia" facendo una conversione con molti bit a uno ? Verifica.

Un metodo sempre valido e' quello di "isolare" il problema.

Dalle foto sembra che tu abbia il connettore per collegare le uscite degli shift. Alimenta solo la scheda del DAC e fai la prova descritta al post precedente.

Prova anche a scollegare i LED.

Non saprei indicarti altri metodi...

Ciao.

[patatino59]

Kappa47 dice che il livello 1 e' di 2,4 volts !

Non conosco il componente, ma se gli mandi 5 volts, forse ci rimane male.. Bastera' porre delle resistenze in serie ad ogni bit e sicuramente non passera' corrente sufficiente a friggere un altro DAC.

Poi, con una resistenza da ogni bit a massa, se necessario, porterai la tensione del livello 1 a 2,4 volts, come prospettato

(In pratica un semplice partitore per ogni bit considerando anche la resistenza interna del DAC potrebbero andare bene 100 kOhm in serie e 100 k0hm verso massa)

[kappa47]

Non ho controllato il data sheet, ma il DAC e' un CMOS per cui la tensione in ingresso ha un range da GND-0,3V fino a Vdd+03V. L'1 logico minimo e' di 2,4 V. (TTL compatibile).

Questo non per polemica, ma per informazione.

Ciao.

[ludo69]

Scusa, ma osservando le foto....

per 10 bit 10 fili, OK, ma la massa?

non è che ti manca il collegamento equipotenziale tra la massa dello stampato del DAC e la massa dei registri a scorrimento? (se alimentati da due alimentatori distinti).

In quel caso NON la tensione tra i fili dei bit, ma la tensione di MODO COMUNE del cavo di collegamento può portare potenziali altissimi (magari legati alla rete elettrica mediante il collegamento di TERRA, frazioni di mA ma a tensione incontrollabile...).

Certo che i diodi LED dovrebbero farti da carico di terminazione, ma controllare non fà male, no?

Facci sapere!

[MusicIsLife]

I circuiti sono alimentati tutti con lo stesso alimentatore, dotati di due stabilizzatori di tensione positiva e negativa a +15V e -15V e un alimentatore stabilizzato da +5V.

La massa è la stessa poichè proviene dallo stesso circuito di alimentazione.

Appena riesco carico le fotografie del circuito generico.

Comunque la tensione massima di alimentazione è di 17 V ed io alimento il circuito con una tensione misurata e stabilzzata di 14.85 V. Gli ingressi arrivano dai due shift register e, quindi, variano tra 0V e 5V.

Il DAC è l' AD7533 della Analog Devices. L'uscita è in corrente e viene collegato un amplificatore operazionale nella configurazione consigliata nel datasheet per ottenere una decodifica in complemento a 2.

[MusicIsLife]

Come vi avevo promesso ecco la fotografia di tutto il circuito realizzato:

Circuito completo

In alto a sinistra c'è l'alimentatore che fornisce una tensione duale di 15 V (15-0-15) e una tensione singola di 5V per alimentare il PIC 16F628A.

In alto a destra c'è il circuito che legge i dati dall'accelerometro, li elabora tramite PIC, li invia ai 2 shift register esterni 74HC595 che traslano i bit nei registri tramite 10 impulsi di clock e una volta terminati questi 10 colpi di clock ne arriva un undicesimo che serve ad attivare i butter 3-state per mandare in uscita nello stesso momento i bit che finiscono poi sulla piattina a 10 poli grigia, la quale va sulla scheda in basso a destra dove c'è il DAC AD7533JNZ con la sua uscita in corrente e i due operazionali per la configurazione in complemento a 2.

[mariano59]

Certo che anche Tu col traduttore.... , hai fatto la doppia conversione? Butter conversion .

Forse il problema è li... ma la vedo una soluzione difficile...

Ciao

Bella realizzazione, hai poi scoperto cosa danneggia DAC???

Hai provato ad analizzare i danni subiti dal DAC?

Modificato: 26 novembre 2010 da mariano59

[ludo69]

vedo molti diodi nell'alimentatore.... potresti postarne lo schema?

[MusicIsLife]

Vi metto tutti gli schemi elettrici:

ALIMENTATORE

PRIMA PARTE

SECONDA PARTE

La prima parte comprende: interfaccia sensore, decodifica ed elaborazione con PIC, 2 shift register 74HC595.

La seconda parte comprende: DAC AD 7533 (quello incriminato che scalda) e operazionali indicati nel datasheet del DAC.

[at]mariano59

Grazie per l'apprezzamento al mio lavoro

Cavoli, ero talmente impegnato a fare 100 cose che ho messo un bel burro invece che un buffer

Per quanto riguardail DAC non ci ho più messo mano anche se sto cercando di scervellarmi per capire dove possa essere il problema. Magari, poichè usa una rete R-2R con uscita in corrente, il problema sta nell'assorbimento in uscita. Ma mi sembra strano, sarebbe dovuto "bruciare" subito e non funzionare per un bel pò dopo averne cambiato uno e, di punto in bianco, decidere di "bruciarsi" come il primo.

Modificato: 26 novembre 2010 da MusicIsLife

[fisica]

lo schema della parte di shift register non riporta ne' la massa ne' l'alimentazione di IC4 e IC5. Questo puo' essere una dimenticanza formale, ma e' meglio che guardi se effettivamente sono connessi.

L'unico vero modo per fulminare un integrato e' quello di mandarlo in latch-up o con tensioni inverse o con spike di segnale. devo dire che anche la tensione di alimentazione al massimo puo' essere piu' a rischio, se masse, disaccoppiamenti capacitivi e cose simili non sono a posto.

l'odore da bruciato su in integrato e' tipico del latch-up che porta alla cottura.

[MusicIsLife]

Eagle non fa visualizzare nè la massa nè l'alimentazione positiva degli integrati shift register però ti assicuro che sono entrambe collegate. L'alimentazione è a 5V rispetto a massa.

In particolar modo il +5V è collegato al pin 16 e la massa al pin 8; come vedi nello schema elettrico non sono riportate ma in fase di progettazione del master vengono inclusi.

[ludo69]

A rischio di sembrare antipatico:

hai verificato che la massa dello stabilizzatore a 5V sia collegata effettivamente con le masse degli stabilizzatori a +/- 15V sullo stampato dell'alimentatore (ovvero anche scollegando tutti i connettori dallo stampato)?

A naso non trovo motivi per la bruciatura......

[MusicIsLife]

Ora non ho sotto mano il circuito perchè è in azienda ed io sono a casa.

Comunque il master dell'alimentatore è quello che allego di seguito, senza alcuna modifica apportata rispetto a come lo si vede in figura:

PCB alimentatore

Mi sembra, dunque, che le due masse siano elettricamente collegate insieme nell'alimentatore.

P.s: se serve posso allegare anche i master realizzati per tutti gli altri circuiti.

Modificato: 27 novembre 2010 da MusicIsLife

[mf2hd]

Non ho capito se la causa del problema e' stata trovata.

Dalle foto risulta che hai utilizzato come operazionali dei TL071.

Tempo fa, cercando altro, mi sono imbattuto in un appunto interessante che riguarda alcuni a.o. a fet (ma anche a bjt) un po' "vecchiotti", soprattutto quelli della famiglia TL.

In pratica soffrono di un fenomeno chiamato "inversione di fase", legato all' alimentazione.

In particolari condizioni gli ingressi invertente/non-invertente si scambiano.

vedi :

http://www.analog.com/library/analogDialog...iversary/6.html

CHARACTERISTICS OF OP-AMP INPUT STAGES

http://www.eetimes.com/electronics-news/41...-reversal-story

altro si trova con google:

operational amplifier "phase inversion" (o "phase reversal")

Cio' ha probabilita' di accadere durante la fase di spegnmento dell' alimentazione, quando i condensatori si scaricano troppo lentamente.

Forse e' questa particolarita' che al DAC non piace tanto (o forse non c'entra niente...).

[Livio Orsini]

Io ricordo che su alcuni D/A_C alimentati con pluritensioni (5v, +/- 12V) era necessario fornire le alimentazioni con una sequenza ben precisa: prima il +/- 12V e il +5V solo quando si eran stabilizzate le altre 2. In pratica si forniva il +5 V con un ritardo di 10ms-20ms rispetto al +/-12V

[fisica]

questo esattamente per il problema del latch-up. tuttavia questa precisa sequenza, se dannosa se non applicata, e' sempre chiaramente specificata.

[MusicIsLife]

No, il problema non è stato risolto ancora. Sono un pò bloccato dal fatto di poter andare in azienda a fare delle misurazioni poichè ho un esame giovedì.

Sta di fatto che non capisco davvero per quale motivo dovrebbe succedere una cosa così. Il dac è l'AD7533 ma a me non sembra di aver letto sul datasheet il problema descritto da Livio.

In pratica che misure potrei fare? Per ora vorrei limitarmi a qualcosa di meno invasivo possibile, per non dover rifare tutto lo stampato del DAC.

[MusicIsLife]

Qualche misura da consigliarmi?

[mf2hd]

Puoi vedere se al DAC arriva "qualcosa" che non gli piace, questi sono i valori che il costruttore specifica di evitare pena il danneggiamento del dispositivo:

Negli schemi applicativi viene segnalato un diodo veloce da inserire tra gli ingressi degli amplifcatori operazionali.

In alcuni datasheet viene citato nelle note come CF1 invece che CR1 come da figura, penso sia un errore del software di scansione.

Dato il costo irrisorio di un piccolo schottky (BAT41,... o al limite anche un comune 1N4148), se non ti crea problemi al circuito, conviene metterlo.

Solo un appunto finale:

Premetto che non ho mai utilizzato il DAC in questione quindi non ne conosco i pregi/difetti.

In un datasheet (Intersil, mi pare) c'e' una nota sulla prima pagina che sconsiglia di usarlo sia in nuovi progetti che come sostituzione.

Forse e' (o sta diventando) obsoleto ???

Qualche costruttore si e' accorto che ha qualche problema e diventa "permaloso" in particolari situazioni ???

[lelerelele]

scusate l'intrusione.

mi sto chiedendo se il diodo interposto tra out1 e l'uscita del opamp non possa magari andare ad autooscillare, portando una corrente in entrata all'uscita out1

cosi' per dire.

non saprei proprio dove possa essere il difetto.

comunque verifica con oscilloscopio i livelli in entrata ed in uscita del DAC, verificando che le entrate si mantengano al di sotto della tensione di alim. del dac, e che le uscite vadano da valori prossimi a massa e la tensione propria di alimentazione.

chissa'.