v8彩票基于低通滤波器的PWM输出电压实现DAC电路的

2020-10-19 00:29字体:
  

  )是时常需求同时利用的,然而许 众单片机内部并没有集成DAC,纵然有些单片机内部集成了DAC,DAC的精度也往往不高,正在高 精度的利用中照旧需求外接DAC,云云减少了本钱。然而,简直一起的单片机都供给或者PWM输出功效。要是能利用单片机的PWM输出(或者通过依时器和软件沿道来完成PWM输出),颠末简便的变换就可能完成DAC,这将大宗低浸本钱电子修设的本钱、省略体积 ,并容易抬高精度。本文正在对PWM到DAC转换相干的外面阐述的根底上,打算出输出为0~5 V电压的DAC。

  PWM是一种周期必然而坎坷电平的占空比可能调制的方波信号,图1是一种正在电道中时常遭遇 的PWM波。该PWM的坎坷电均分别为VH和VL,理思的环境VL等于0, 然而现实中寻常不等于0,这往往是利用中形成差错的一个首要情由。

  此中:T是单片机入网数脉冲的基础周期,即单片机每隔T功夫记一次数(计数器的值减少 或者省略1),N是PWM波一个周期的计数脉冲个数,n是PWM波一个周期中高电平的 计数脉冲个数,VH和VL分袂是PWM波中坎坷电平的电压值,k为谐波次数,t为功夫。把式(1)所透露的函数睁开成傅里叶级数,取得式(2):

  从式(2)可能看出,式中第1个方括弧为直流分量,第2项为1次谐波分量,第3项为大于1次的高次谐波分量。式(2)中的直流分量与n成线到N ,直流分量从VL到VL+VH之间改变,这恰是电压输出的DAC所需求的。是以,要是能 把式(2)中除直流分量的谐波过滤掉,则可能取得从PWM波到电压输出DAC的转换,即:P WM波可能通过一个低通滤波器举行解调。式(2)中的第2项的幅度和相角与n相合,频率 为1/(NT),该频率是打算低通滤波器的根据。要是能把1次谐波很好过滤掉,则高次谐波 就应当基础不存正在了。

  依据上述阐述可能取得如图2所示的从PWM到DAC输出的信号惩罚方块图,依据该方块图可能 有很众电道完成办法,正在单片机的利用中还可能通过软件的办法举行精度调节和差错的进一 步校正。

  正在DAC的利用中,阔别率是一个很紧张的参数,图1的阔别率估量直接与N和n的不妨改变 相合,估量公式如式(3):

  从外1和式(3)可能看出,N越大DAC的阔别率越高,然而NT也越大,即 PWM的周 期或者式(2)中的1次谐波周期也越大,相当于1次谐波的频率也越低,需求截止频率 很低的低通滤 波器,DAC输出的滞后也将减少。一种处分办法即是使T省略,即省略单片机的计数脉冲 宽度(这往往需求抬高单片机的做事频率),到达不低浸1次谐波频率的条件下抬高精度。 正在现实中,T的省略受到单片机时钟和PWM后续电道开合特点的局限。要是正在现实中需求 微秒级的T,则后续电道需求遴选开合特点较好的器件,以省略PWM波形的失线、PWM到DAC电压输出的电道完成依据图2的组织,图3是最简便的完成格式。图3中,PWM波直接从

  的PWM引脚输出 ,该电道没有基准电压,只通过简便的阻容滤波取得DAC的输出电压。R1和C1的具 体参数可依据式(2)的第2个别的一次谐波频率来遴选,现实利用中寻常遴选图2中阻容滤波 器的截止频率为式(2)的基波频率的1/4摆布。

  和温度而改变。依据式(2)的直流分量可知,DAC电压输 出只可正在0.45“ 4.5 V之间改变,并且随负载电流和情况温度改变,精度很难担保。因为该电道的改变个别 精度不高,没有需要采用高阔别率的PWM输出,8位即可。别的图2的DAC输出的负载才能也比 较差,只适合与具有高输入

  的后续电道连合。是以,图3的电道只可用正在对DAC输出精度 央求不高、负载很小的地方。对精度和负载才能央求较高的地方,需求对图3的电道举行改 进,减少基准电压、负载驱动等电道。图4的电道正在图3电道的根底上减少了开合管T1、基准电压源LM3365和输出放大器TL V2472。MCU从A点输出的PWM波驱动T1的栅极,T1遵守PWM的周期和占空比举行开合。T1为低 导通

  和开合特点好的开合管,如IRF530,其规范导通电阻小于0.16 Ω, 而截止电阻却非凡大,与T1并联的为基准电压LM3365。图4的B点将取得理思的 PWM波形,即:VH=5 V,VL=0 V,波形为方波。A点的PWM波,颠末整 形取得B点理思PWM波,B点的PWM波再颠末两级阻容滤波正在C点取得直流分量,即MCU输出的调 制PWM波正在C点取得解调,完成了DAC功效。依据式(2)可知,C点的电压为(5 %26;#215;n/N)V,为0~5 V之间的电压。因为放大器A1的输入阻抗很大,二级阻容滤波的效 果很好,C点的电压纹波极小,知足高精度央求。输出放大器采用TLV2472,做事正在电压扈从 器格式,他是一个RailtoRail放大器,他的输出电压的跨度简直等于电源 电压幅度,是以可能取得0 V的电压输出,降服了寻常放大器(如LM324,TL071等)输出电压 跨度比电源电压畛域小1 V摆布这一错误。图4与图3尚有一点紧张的分歧是,图4的电源电压 为6 V,而图3为5 V。图4中正在MCU接电源电压中串联了二极管,他起降压的效率,因 为寻常的MCU做事电源畛域为4.5~5.5 V之间。图4中采用电源电压为6 V是为了担保LM336 5能寻常做事。

  没有奇特的央求,很容易调试。因为PWM波很容易通过MCU的软 件举行左右,纵然电道稍微有些体系差错,也很容易通过软件举行校正。是以,图4的电道 可能取得高精度的DAC输出。

  3、结语本文正在对PWM波形构成举行外面阐述的根底上,提出了可能通过一个低通滤波器把PWM中的DAC调制信号解调出来,完成DAC。论文对完成DAC形成的差错的情由举行了阐述,打算了两组DAC电道完成格式,分袂适合于分歧的利用地方。

  就可能取得高精度的DAC,低浸了修设的本钱。 该电道为单电源供电,非凡合用正在基于单片机的嵌入式体系中利用。

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