使用PWM构建低成本高精度DAC电路

"基于PWM的DAC电路实现，通过MCU的PWM引脚输出，结合简单的阻容滤波构建低成本且具有一定精度的数模转换器。" 在数字信号处理领域，数模转换器(DAC)是不可或缺的组成部分，它将数字信号转化为模拟信号。传统的DAC通常使用专门的集成电路来实现，但这种方法可能会增加成本。"基于PWM的DAC电路实现"提供了一种创新方法，通过微控制器单元(MCU)的脉宽调制(PWM)输出，结合基本的电子元件，如电阻和电容，来构建一个低成本、高精度的DAC。 在图3所示的简单实现中，PWM波形直接从MCU的PWM引脚输出，并通过R1和C1组成的阻容滤波器进行滤波，形成模拟电压。滤波器的截止频率一般设置为PWM基波频率的1/4，以确保有效滤除高频噪声。然而，这种设计的局限性在于，由于PWM的高电平(VH)和低电平(VL)受限于MCU的输出范围，比如在AT89C52单片机中，VH和VL可能分别约为4.5V和0.45V，这会导致DAC输出电压范围受限，并且会因负载电流和温度变化而影响精度。因此，8位分辨率的PWM输出已足够，适用于精度要求不高的应用。 为了提高精度和负载能力，图4的电路进行了改进。在此基础上，增加了开关管T1、基准电压源LM3365以及输出放大器TLV2472。开关管T1的目的是改善PWM波形，使其在高电平和低电平时更接近理想状态，即VH=5V，VL=0V。基准电压源LM3365提供稳定的参考电压，确保输出电压的准确性。输出放大器TLV2472作为电压跟随器，具备Rail-to-Rail特性，允许输出电压范围接近电源电压，从而能实现0V的电压输出，弥补了其他普通放大器输出电压范围的不足。 通过这样的改进，PWM波形经过整形和两级阻容滤波后，在C点获得的直流分量具有极小的纹波，满足高精度应用的需求。因此，图4的电路适用于对输出精度和负载能力有较高要求的场合。 基于PWM的DAC电路实现是一种巧妙的设计，通过巧妙利用MCU的内置功能和外围电路，实现了低成本和高精度的数模转换，为各种应用场景提供了经济有效的解决方案。