模拟输出电路调试报告.doc

1、模拟输出电路如下图所示：AO1可通过跳线设置为020mA电流输出（RLMAX500）或0-10V电压输出（RL1k）。按跳线引脚号从高至低，规定跳线短接时相应位为“1”，则当跳线为“100”时，AO1为电压输出，当为“011”时为电流输出。AO1电路主要由HEF4066BT构成的10V电平PWM驱动电路和LM324构成的低通滤波电路组成。低通滤波电路的增益A为1.59；截止频率为1.59kHz；品质因数Q为0.709。测试过程及结果：将硬件线路按原理连接好，将OPTA9板接到控制板CN9口，对ePWM5模块进行相应的设置，使其输出频率为100KHz的PWM波，PWM波经过10V电平PWM驱动电路和二阶滤波器以及电压跟随器，得到模拟输出电压，用示波器和万用表对其进行测量。1. .1 设置OPTA9板CN2跳线，使其输出电压量，用万用表测量输出电压，比较输出量与设定值。 表 1-1 模拟电压输出量测试结果比较值031506285157188300314设定值（V）0.00000.98611.59061.97232.70394.99435.98059.54339.9887测量值（V）00.77421.37401.75742.49414.77835.71709.30389.7490相对误差00.210.140.110.080.040.040.020.02绝对误差（V）00.210.220.210.210.220.260.240.24从表1-1可见，由于绝对误差近似不变，所以当输出模拟量越低时，DAC电路的“偏移误差”对模拟输出量的影响越大。图1-1和1-2为输出模拟电压的纹波波形： 图 1-1 输出电压纹波波形 图 1-2 输出电压纹波波形 从测试结果还可以得到，当比较值在40至90之间，即输出模拟电压在1.27至2.86之间，输出模拟电压纹波较大，如图1-1和1-2所示，纹波峰峰值大概为530mv，纹波频率大概为33KHz。计算得到当C100=0.1uF时，由电压跟随器和C100构成的一阶滤波器的截止频率为15.9KHz(和前面的二阶滤波器串联，传递函数相乘，构成了一个三阶滤波器，截止频率可通过传递函数求出)，为了减小和消除模拟输出纹波，增大输出滤波电容C100的容值，以适当减小截止频率，测量在C100为1uF时，基本上消除了输出电压纹波。为了寻找模拟输出电压误差产生的原因，用示波器测量ePWM5信号和Q5基极的信号，如图1-3和1-4所示： 图 1-3 ePWM5和Q5基极信号对比 图 1-4ePWM5和Q5基极信号对比由ePWM5波形和Q5基极的波行可知，由于三极管存在关断延迟时间和下降时间，导致Q5基极波形的占空比增大，从而使加在二阶低通滤波器波形的占空比减小，从而导致实际输出值偏低。由图1-4可知，关断延迟时间Toff=210ns。图1-5和1-6为ePWM波形和二阶滤波器输入波形对比：图 1-5 ePWM5和Q5集电极信号对比图 1-3 ePWM5和Q5集电极信号对比由图1-5可知，设定ePWM5低电平时间（即设定输出高电平时间）为t1=1.605us，实际高电平时间为t2=1.455us，误差时间为 ，由三极管关断延迟和下降时间造成的输出电压误差为 ，而表1-1可知实际误差约为 0.24V，这是因为可能还有其他原因（包括10V参考电平偏低、增益电阻值与理论值不完全相等）带来误差。由于任何一个开关管都存在关断延迟时间和下降时间，所以其带来的输出误差是难以避免的，而这些误差都可以通过软件在原来的比较值的基础上增加一个偏移量来进行校准。1.2 设置OPTA9板CN2跳线，使其输出电流量，外接499欧姆的负载电阻，用万用表测量负载两端电压，换算成电流值，比较输出电流量与设定值。 表1-2 模拟电流输出量测试结果设定值（mA）01.5482.7483.5154.9889.55711.43418.61619.498测量值（mA）01.5442.8683.6505.17410.10812.01418.33119.154误差（%）00.264.373.853.735.775.071.531.77由上表可知，模拟电流输出的结果误差较大，电压电流转换电路如下：由图可知：(以下分析都不对，最简单的理解是输出电压确定后，三极管基极电流就确定了，由于没有达到最大集电极电流，即三极管工作于放大区，输出电流也就是集电极电流就确定了，约等于输出电压除以R29，这样随着负载的变化，V2也会变化，进而Vce也会变化。)根据公式，当按照上图的电阻值代入，求解。电压变电流电路中的三极管始终处于放大状态，Vce较大，并且随着Ic的变化而改变,实验测试，。但非常小，所以我们可以近似认为Vce约为1.86V