模拟量输出电路

文件编号：INVT0_013_0005_CBB_01CBB规范模拟量输出电路 (VER:V1.0)拟制： 华 时间： 2009-05-26 批准： 时间： 文件评优级别： A优秀 B良好 C一般 1 功能介绍目前许多单片机本身都不具备模拟量输出（DAC）功能，但可以输出PWM信号，本电路实现了将频率为10K，幅值为5V的PWM信号转换成010V电压或者020mA电流的模拟量信号输出。2 详细原理图工作原理说明： （1）输入频率为10K，幅值为5V的PWM信号，经过元件R1、C1、R2、C3二阶低通滤波后转换成05V的电压信号；（2）运放U1A是一个同相放大器，对输入信号放大（1+R6/R5）倍，所以输出电压Uout对应010V；（3）虚线框内部分构成了一个恒流源，电流大小就是Iout=Uout*R7/R8/R13;（4）通过短接片跳线可以选择输出电流或者电压信号。3 器件功能v 电阻R1、R2及电容C1、C3构成二阶RC低通滤波器，将输入PWM信号转换成对应电压。v U1A为同相输入运算放大器；v U1B构成了一个恒流源；v 二极管D1，对端子信号进行电压钳位，防止电压过高或者过低，起保护作用；v 电容C2、C4为芯片TL082的滤波电容；v C5、C6，输出电压滤波，减少电压纹波作用；v Q1、Q2三极管，增加电流驱动能力；v R9、R11，三极管基极限流电阻。4 参数计算4.1 运算放大器：选择常用TL082。4.2 电阻R1、电容C1、电阻R2、电容C3：构成二阶低通滤波电路，必须满足截止频率远远小于输入的PWM频率，这里电阻我们选用22K，兼顾到响应速度，电容C1选用0.1uF电容，为了更好地稳定运算输入端电压，电容C3这里选用1uF电容。滤波积分时间常数为：=7mS符合使用要求。4.3 电容C2、C4：芯片电源滤波电容，选择常用的0.1uF电容。4.4 电容C5、滤波作用，直接与外端输出端子相连，一方面减少输出电压纹波，另一方面也可以抑制外部输入的干扰信号。这里选用0.1uF/100V电容。4.5 电容C6：滤波电容，抑制电压纹波，选择1uF/50V电容。4.6 电阻R5、R6的选取：05V的信号通过同相放大器放大到010V输出，放大倍数为（1+R6/R5），输入信号05VPWM信号需要转换成010V输出。考虑到输入的PWM信号有可能会略低于5V，所以放大倍数稍大于2，这里R5选择9.1K，R6选择10K。4.7 恒流源电路，电阻R7、R8、R10、R11、R13：典型的恒流源电路，由图可知：对于运放有，所以有：我们取电阻R8=R10，R7=R12，则有：当R13R7，输出电流就等于流过R13的电流。输出电流与电压的关系：这里我们R13取100欧姆，R12=R7=20k，R8=R10=100k，因为Uout范围为010V，所以输出电流Iout对应为020mA。4.8 二极管D1：由于此处二极管的电流和工作电压小，此处选公司的优选器件MMBD7000LT1。4.9 三极管Q1、Q2：由于运放驱动电流有限，通过三极管起增加驱动电流作用，此处选公司的优选器件MMBT4401L，由于三极管电流上升有一定时延，在这用两组并联可加快响应速度和电流驱动能力。4.10 电阻R9、R11：三极管基极电阻，选择1K电阻即可。5 器件可靠性分析(可选)此电路已大批量应用于我司产品，各项目测试指标正常，目前未反馈故障情报。6 电路测试数据(可选)略7 器件清单序号料号名称型号数量位号12-15-11-082运放;双单元/SOIC-8TL0821U123-08-77-104片状电容;100nF10%-100V-1206-X7R0.1U/100V2C1,C533-08-97-104片状电容;100nF10%-50V-06030.1u2C4,C243-08-74-105片状电容;1F(+80%-20%)-50V-0805-Y5V1u/50V2C3,C653-56-52-700双开关二极管;100V/200mA/串联/SOT-23MMBD7000LT11D163-57-02-401贴片NPN三极管;40V/0.6A/225mW/SOT-23MMBT4401L2Q1,Q273-24-90-223片状电阻;1/10W-22K1%-060322k2R1,R283-24-90-101片状电阻;1/10W-1001%-06031002R13,R393-24-90-104片状电阻;1/10W-100K1%-0603100k3R4,R8,R10103-24-90-912片状电阻;1/10W-9.1K1%-06039.1k1R5113-24-90-103片状电阻;1/10W-10K1%-060310k1R6123-24-90-203片状电阻;1/10W-20K1%-060320k2R7,R12133-24-90-102片状电阻;1/10W-1K1%-06031k2R9,R11143-5