一种基于PWM的电压输出DAC电路设计

技术分类: 电源技术  模拟设计  | 2006-06-25
来源:现代电子技术 | 作者:秦健

  图4的电路在图3电路的基础上增加了开关管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按照PWM的周期和占空比进行开关。T1为低 导通电阻和开关特性好的开关管,如IRF530[4],其典型导通电阻小于0.16 Ω, 而截止电阻却非常大,与T1并联的为基准电压LM3365。图4的B点将得到理想的 PWM波形,即:VH=5 V,VL=0 V,波形为方波。A点的PWM波,经过整 形得到B点理想PWM波,B点的PWM波再经过两级阻容滤波在C点得到直流分量,即MCU输出的调 制PWM波在C点得到解调,实现了DAC功能。根据式(2)可知,C点的电压为(5 ×n/N)V,为0~5 V之间的电压。由于放大器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,满足高精度要求。输出放大器采用TLV2472,工作在电压跟随 器方式,他是一个RailtoRail放大器,他的输出电压的跨度几乎等于电源 电压幅度,因此可以得到0 V的电压输出,克服了一般放大器(如LM324,TL071等)输出电压 跨度比电源电压范围小1 V左右这一缺点。图4与图3还有一点重要的不同是,图4的电源电压 为6 V,而图3为5 V。图4中在MCU接电源电压中串联了二极管,他起降压的作用,因 为一般的MCU工作电源范围为4.5~5.5 V之间。图4中采用电源电压为6 V是为了保证LM336 5能正常工作。   

基于PWM的高精度DAC电路原理图

  图4的电路采用的电路和电容没有特殊的要求,很容易调试。由于PWM波很容易通过MCU的软 件进行控制,即使电路稍微有些系统误差,也很容易通过软件进行校正。因此,图4的电路 可以得到高精度的DAC输出。

  3 结语

  本文在对PWM波形组成进行理论分析的基础上,提出了可以通过一个低通滤波器把PWM中的DA C调制信号解调出来,实现DAC。论文对实现DAC产生的误差的原因进行了分析,设计了两组D AC电路实现方式,分别适合于不同的应用场合。 

  图4的实现方法,通过简单廉价的电子元器件就可以得到高精度的DAC,降低了设备的成本。 该电路为单电源供电,非常适用在基于单片机的嵌入式系统中应用。

        参考文献 

  [1]黄明慧,梁国礼.高等数学与工程数学[M].广州:华南理工大学出版社 ,1993

  [2]余永权.89系列Flash单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版 社,1997

  [3]李华.MCS51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出 版社,1993

  [4]吴立新.实用电子技术手册[M].北京:机械工业出版社,2002

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