基于pwm實(shí)現(xiàn)da轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

1、基于基于PWM實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)在電子和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，單片機(jī)和DA是經(jīng)常需要同時(shí)使用的，在一般的應(yīng)用中外接昂貴的DA轉(zhuǎn)換器，這樣就增加了成本。但是，幾乎所有的單片機(jī)有提供了定時(shí)器，甚至直接提供PWM輸出功能。這就能夠通過單片機(jī)的PWM輸出，再加上簡單的外圍電路及對(duì)應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)PWM的信號(hào)處理，得到穩(wěn)定，精確的模擬輸出，以實(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換，這將大大降低電子設(shè)備的成本，減小體積，并容易提高精度。2.4.1.1應(yīng)用

2、應(yīng)用PWM實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換的理論分析轉(zhuǎn)換的理論分析應(yīng)用周期一定而高低電平的占空比可以調(diào)制的PWM方波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)到DA轉(zhuǎn)換器的理想方法是：采用模擬低通濾波器濾掉PWM輸出的高頻部分，保留低頻的直流分量，即可得到對(duì)應(yīng)的DA轉(zhuǎn)換輸出，低通濾波器的帶寬決定了DA轉(zhuǎn)換器的帶寬的范圍。圖2.14所示的PWM信號(hào)可以用分段函數(shù)表示為：VtHVLV圖2.14PWM信號(hào)（2.19）??????????????kNTNTtnTkNTVkNTnTt

3、kNTVtfLH)(其中：T是單片機(jī)中技術(shù)脈沖的基本周期，即單片機(jī)每隔T時(shí)間記一次數(shù)（計(jì)數(shù)器的值增加或者減少1），N是PWM波一個(gè)周期的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，n是PWM波一個(gè)周期中高電平的計(jì)數(shù)脈沖序號(hào)，和分別是PWM波中高低電平的電HVLV壓值，k為整個(gè)周期波序號(hào)，t為時(shí)間。為了對(duì)PWM信號(hào)的頻譜進(jìn)行分析，以下提供了一個(gè)設(shè)計(jì)濾波器的理論基礎(chǔ)。傅里葉變換理論指出，任何一個(gè)周期為T的連續(xù)信號(hào)，都可以表達(dá)為頻率是基頻的整數(shù)倍的正，余弦諧波分量之和。把

4、式（2.19）所表示的函數(shù)展開傅里葉級(jí)數(shù)，得到式（2.20）期也就越大，即PWM的基頻降低。但是，基頻降低，式（2.21）中的1次諧波周期也就越大，相當(dāng)于1次諧波的頻率也越低，也就會(huì)有更多的諧波通過相同的帶寬的低通濾波器，需要截止頻率很低的低通濾波器，造成輸出的直流分量的紋波更大，導(dǎo)致DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的分辨率降低，DA轉(zhuǎn)換器輸出滯后也將增加。所以，單純降低PWM信號(hào)的頻率也不能獲得較高的分辨率。一種解決方法就是使T減小，即較小單片機(jī)的計(jì)數(shù)

5、脈沖寬度（這往往需要提高單片機(jī)的工作頻率），在不降低1次諧波頻率的前提下提高精度。在實(shí)際中，T的較小受到單片機(jī)時(shí)鐘和PWM后續(xù)電路開關(guān)特性的限制。如果在實(shí)際中需要微妙級(jí)的T，則后續(xù)電路需要選擇開關(guān)特性很好的器件，以減小PWM波形的失真。通過以上分析可知，基于PWM輸出的DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸出的誤差，取決于通過低通濾波器的高頻分量所產(chǎn)生的紋波和PWM信號(hào)的高電平穩(wěn)定度這兩個(gè)方面。為獲得最佳的DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效果，在選取PWM信號(hào)的頻率時(shí)要適當(dāng)?shù)?/p>

6、折衷，太小，分辨率高，但濾波器需要更低的截止頻率，同時(shí)限制了輸入PWM信號(hào)的變化頻率；太小，則分辨率下降。2.4.1.3實(shí)際電路設(shè)計(jì)實(shí)際電路設(shè)計(jì)電路圖如圖2.15所示。單片機(jī)輸出PWM波（這里建議用STC12C5A32S2單片機(jī)中的16位高速比較模塊來產(chǎn)生這樣比較容易產(chǎn)生16位的PWM波，比用定時(shí)器要容易精確度要高）驅(qū)動(dòng)IRF530（其典型導(dǎo)通電阻為，而截止?16.0電阻卻非常大，這里必須選擇導(dǎo)通電阻小的NMOS管，否則導(dǎo)通的時(shí)候不gs

7、V可忽略），與IRF530并聯(lián)的是基準(zhǔn)電壓LM3365V（實(shí)際中由于單片機(jī)的輸出電壓并不穩(wěn)定，所以在用了基準(zhǔn)電壓源LM3365V來產(chǎn)生穩(wěn)定的高電平5V）在IRF530截止的時(shí)候，PWM的高電平穩(wěn)定的等于5V。OUT點(diǎn)的PWM波，經(jīng)過，和的兩級(jí)的阻容濾波，其截止頻率和一階阻容濾波的截止1R1C2R2C0f頻率是一樣的，即（2.22）221102121CRCRf????在經(jīng)過LM358組成的電壓跟隨放大器（這里必須要用LM385電壓跟隨一下