关于PWMDA转化电路隔整虑版总结.doc

1. 名词PWM：脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。举个例：我们放一盆水，一直不停的放要1分钟放满，但我为了控制放满的时间，在每一秒的时间里需要开一下，关一下。而这开和关的时间比值就可以认为是脉冲的占空比，开的时间长，相应的关的时间就会缩短（每秒必须完成一次开和关，相当于脉冲的频率）。而放满的时间就可以通过这样的方式来调节（相当于控制输出）这样通过调整开和关的时间（脉冲宽度）来调整输出的，就是脉宽调制。MCU：用人话叫单片机LM336：就是一个稳压管精密的2.5V并联稳压二极管。单片基准如低温度系数2.5V齐纳二极管那样工作，动态阻抗为0.2。电路上提供的第三个端子能方便地对基准电压和温度系数进行微调。该系列器件适用于作数字电压表、电源或运放电路的精密2.5V电压基准（Vz）。2.5V电压基准使它能方便地从5V逻辑电源得到稳定的基准。因为该系列是并联稳压器，所以它们可用作正或负电压基准。 特点低温度系数 宽工作电流： 400A至10mA 0.27动态阻抗 1%容限 规定的温度稳定性 能容易地微调以获得最小的温度漂移 快速接通 三引脚晶体管封装 封装TA 已封装器件 裸片形式（Y） 小型（D） 塑料（LP） 0至70 LM336D-2.5 LM336LP-2.5 LM336Y-2.5 -25至85 LM236D-2.5 LM236LP-2.5 - D封装有条装和盘装，在器件型号上加后缀R（例如，LM336DR-2.5）DAC：数模转换器其余不解释赞同2. 思路及原理单片和DAC是经常需要同时使用的，然而许多单片机内部并没有集成DAC,即使有些单片机内部集成了DAC,DAC 的精度也往往不高，在高 精度的应用中还是需要外接DAC，这样增加了成本。但是，几乎所有的单片机都提供定时器或者PWM 输出功能。如果能应用单片的PWM 输出（或者通过定时器和软件一起来实现PWM 输出），经过简单的变换电路就可以实现DAC，这将大量降低成本电子设备的成本、减少体积，并容易提高精度。应用周期一定而高低电平的占空比可以调制的PWM方波信号，实现PWM信号到D/A转换器的理想方法是：采用模拟低通滤波器滤掉PWM输出的高频部分，保留低频的直流分量，即可得到对应的D/A转换输出，低通滤波器的带宽决定了D/A转换器的带宽的范围。PWM信号可以用分段函数表示为： （1）其中：T是单片机中技术脉冲的基本周期，即单片机每隔T时间记一次数（计数器的值增加或者减少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序号，和分别是PWM波中高低电平的电压值，k为整个周期波序号，t为时间。为了对PWM信号的频谱进行分析，以下提供了一个设计滤波器的理论基础。把式（1）所表示的函数展开傅里叶级数，得到式（2）（2）从式（2）可以看出，式中第一个方括弧为直流分量，第二项为第一次谐波分量，第三项为大于一次的高次谐波分量。式（2）中的直流分量与从0到，直流分量在变化，这正是电压输出的D/A转换器所需要的。因此，如果能把式（2）中除直流分分量的谐波过滤掉，则可以得到从PWM波到电压输出D/A转换器的转换，即PWM波可以通过一个低通滤波器进行调解。式（2）中的第二项的幅度和相角与有关，频率为，该频率是设计低通滤波器的依据。如果能把1次谐波很好的过滤掉，则高次谐波就应该就基本不存在了。根据上述分析可以得到如图所示的从PWM到D/A转换器输出信号处理方块图，根据该方块图可以有许多电路实现方法，在单片机的应用中还可以通过软件的方法进行精确度调整和误差的进一步校正。从PWM到D/A转换器3.精度分辨率计算直接与N 和n 的可能变化有关，计算公式如式(3)： 基于PWM输出的D/A转换器转换输出的误差，取决于通过低通滤波器的高频分量所产生的纹波和PWM信号的高电平稳定度这两个方面越大D/A转换器的分辨率越高，但是也越大，PWM的周期也就越大，即PWM的基频降低。但是，基频降低，式（3）中的1次谐波周期也就越大，相当于1次谐波的频率也越低，也就会有更多的谐波通过相同的带宽的低通滤波器，需要截止频率很低的低通滤波器，造成输出的直流分量的纹波更大，导致D/A转换器转换的分辨率降低，D/A转换器输出滞后也将增加。所以，单纯降低PWM信号的频率也不能获得较高的分辨率。一种解决方法就是使T减小，即较小单片机的计数脉冲宽度（这往往需要提高单片机的工作频率），在不降低1次谐波频率的前提下提高精度。在实际中，T的较小受到单片机时钟和PWM后续电路开关特性的限制。如果在实际中需要微秒级的T，则后续电路需要选择开关特性很好的器件，以减小PWM波形的失真。通过以上分析可知：为获得最佳的D/A转换器转换效果，在选取PWM信号的频率时要适当的折衷4 。电路（很多很多）1单片机输出PWM波。这里用STC12C5A32S2单片机中的16位高速比较模块来产生这样比较容易产生16位的PWM波，比用定时器要容易精确度要高貌似管（场效应管）：导通电阻选稍小的，用IRF530LM336-5V：实际中由于单片机的输出电压并不稳定，所以在用了基准电压源LM336-5V来产生稳定的高电平5VLM358组成电压跟随放大器滤波电路：2，2。就算了！太。了！3，其实嘛，他是图1改版。T1还是IRF530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。MCU 工作电源范围为4.55.5 V 之间，图3 中采用电源电压为6 V 是为了保证LM336 5 能正常工作。 图3 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。4R3C2为一充放电积分电路同时具有滤波功能 AR2(LM358)在此为电压放大功能Uo=(R4+R5)/R