利用單片機(jī)構(gòu)成高精度PWM式12位D/A

圖中的曲線1表示理想值，曲線2表示實(shí)測(cè)值。由圖中可見(jiàn)，曲線2的根部不太理想。這是因?yàn)樗褂玫碾娙莶皇羌冸娙荩渲泻幸欢ǖ碾姼小Ｔ谡伎毡葮O小時(shí)，由于脈沖非常窄，它產(chǎn)生的高次諧波的頻率很高，電感對(duì)高次諧波的感抗較大，因此在脈沖沿的位置上，盡管電壓變化很大，但實(shí)際實(shí)際給電容充電卻很小。這樣就在窄脈沖時(shí)產(chǎn)生非線性。當(dāng)采用無(wú)感電容時(shí)，這種非線性有較大改善，但仍不能完全吻合。由于無(wú)感電容容量太小，價(jià)格也較高，所以在大時(shí)間常數(shù)濾波電路中沒(méi)有實(shí)際意義。在實(shí)際使用中解決這一問(wèn)題的方法是舍棄根部非線性部分，只用線性部分，在工業(yè)儀表中，標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)一般為1—5V或4—20mA。而曲線2的非線性部分在0.4V以下，所以當(dāng)采用1—5V輸出信號(hào)時(shí)，精度為0.03%完全滿足12位D/A要求。

除精度滿足要求外，溫度特性也必須滿足要求。影響溫度特性的原因主要是5V精密電源和運(yùn)算放大器的溫度特性。為不使價(jià)格太高，選用2DW232精密穩(wěn)壓二極管，運(yùn)放的電阻與濾波電阻要匹配且溫度系數(shù)≤25ppm。運(yùn)算放大器選擇溫漂≤10uV/℃的均可，一般廉價(jià)低溫漂運(yùn)放都可滿足這個(gè)指標(biāo)。采用上述措施后D/A的總溫度漂為33ppm/℃。

[三].實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

由于這個(gè)線路是在0.2級(jí)精密儀表中使用的，因此要求線性度和溫度特性必須滿足要求，另外，這個(gè)數(shù)據(jù)是測(cè)量V/I轉(zhuǎn)換后4-20mA電源值與給定電流值之間的誤差。這個(gè)誤差還包含了V/I轉(zhuǎn)換的誤差。因此實(shí)際的D/A自身的誤差比總誤差要小。

由以上數(shù)據(jù)可知，滿量程的線性度為0.04%，滿量程的溫度漂移為0.033%/10℃，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間約為2.2s，輸出信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)值相差0.1%時(shí)所用的時(shí)間為11s。

[四].結(jié)束語(yǔ)

上面所介紹的D/A電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理易懂，在8098及8031單片機(jī)上都可以應(yīng)用，筆者采用8098單片機(jī)的四路高速輸入輸出同時(shí)控制四路精密D/A輸出。后面加一級(jí)V/I轉(zhuǎn)換電路，構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的4—20mA電流輸出，電路經(jīng)一年多的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，效果很好，適于目前0.2級(jí)儀表的全部要求。