PWM到DAC电压输出电路设计

"PWM到DAC电压输出的电路设计" 本文主要探讨了如何利用脉宽调制（PWM）技术实现电压输出的数模转换器（DAC）。PWM是一种常见的数字信号调制技术，通过改变脉冲宽度来表示模拟电压。在实际应用中，PWM波形经过低通滤波器可以解调出模拟电压，从而实现PWM到DAC的转换。 首先，文中提到，PWM的周期与一次谐波的频率有关，周期越长，频率越低，需要的低通滤波器截止频率也越低。为了提高精度，可以减小PWM的周期，但这可能需要提高单片机的工作频率，并且会受到硬件限制。例如，如果需要微秒级别的PWM周期，选择开关特性良好的元件是必要的，以减少PWM波形失真。 然后，文章介绍了两种基本的PWM到DAC的电路实现。第一种电路简单，直接通过单片机的PWM引脚输出，经过阻容滤波得到DAC电压。但这种电路的精度和负载能力有限，输出电压受单片机高低电平限制，且易受负载电流和环境温度的影响。因此，它适用于精度要求不高和负载较小的场景。 第二种电路则在第一种基础上增加了开关管、基准电压源和输出放大器，以提高精度和负载能力。通过开关管（如IRF530）和基准电压源（如LM336-5），可以得到理想的PWM波形，然后通过两级阻容滤波得到直流分量，实现高精度的DAC输出。输出放大器（如TLV2472）作为电压跟随器，提供Rail-to-Rail输出，能够克服一般放大器输出电压范围的限制。这种电路可以适应更高精度和负载需求的场合。 文章还讨论了MCU电源电压的处理，如通过串联二极管降压，以确保LM336-5正常工作。此外，由于PWM可以通过软件灵活控制，即使存在系统误差，也可以通过软件校正，使得这种电路设计能实现高精度的DAC输出。 总结来说，本文详细分析了基于PWM的电压输出DAC电路设计，包括基本原理、误差来源以及提高精度的方法。通过这两种电路实现，可以针对不同的应用场景选择合适的设计方案，满足不同精度和负载需求。