帶DAC輸出的多通道溫度采集模塊的設(shè)計(jì)
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電子開關(guān)的通路電阻較小，僅為幾百歐姆，而A／D測量電路一般呈現(xiàn)高阻態(tài)，其帶來的誤差可以忽略。
檢測精度和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(A／D)的分辨位數(shù)有很大關(guān)系，一般單片機(jī)內(nèi)帶的A／D位數(shù)分辨率較低(ATmega48內(nèi)含10位A／D)，不適合精確測量，而高分辨率的A／D芯片價(jià)格昂貴。本文兼顧了性能價(jià)格比，采用了外擴(kuò)一片低成本的13位A／D芯片MCP3301。通過改進(jìn)軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)際測量結(jié)果證明可以保證誤差不超過0．5％。
2．2 PWM轉(zhuǎn)DAC電路
在電子和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，也經(jīng)常需要提供模擬輸出，如變送器和控制器類儀器，經(jīng)常需要輸出0～10 V，0～20 mA(或4～20 mA)的直流信號(hào)。高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)芯片或集成了DAC的單片機(jī)價(jià)格昂貴。應(yīng)用單片機(jī)的PWM輸出，經(jīng)過簡單的變換電路實(shí)現(xiàn)DAC，可以大大降低電子設(shè)備的成本。
通過一個(gè)低通濾波器就可以把PWM調(diào)制的數(shù)模轉(zhuǎn)換信號(hào)解調(diào)出來，實(shí)現(xiàn)從PWM到DAC的轉(zhuǎn)換ATmega48具有16位定時(shí)器的PWM輸出功能，實(shí)現(xiàn)的DAC電路輸出精度基本滿足一般的工業(yè)控制場合。另外在一些環(huán)境惡劣、干擾較強(qiáng)的場合，模擬輸出容易受到干擾，本文通過使用恒流方式驅(qū)動(dòng)電路來提高DAC電路的負(fù)載和抗干擾能力。具體原理圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/194729.htm
圖3中單片機(jī)輸出的PWM電壓，經(jīng)過基準(zhǔn)電源VREF和開關(guān)管T1組成的整形電路進(jìn)行整形，在A點(diǎn)的輸出波形為理想的PWM波形，幅值由基準(zhǔn)電源的準(zhǔn)確度得到保證，再經(jīng)過兩級(jí)阻容濾波和一級(jí)跟隨放大器，在B點(diǎn)得到直流分量，即MCU輸出的調(diào)制PWM波在B點(diǎn)得到解調(diào)，實(shí)現(xiàn)了DAC功能。可得：
一般PWM轉(zhuǎn)DAC電路到此已經(jīng)完成，本文為了保證更高精度和電路更強(qiáng)的負(fù)載能力，模塊使用了恒流輸出的驅(qū)動(dòng)電路。由于運(yùn)放U2B的C點(diǎn)和D點(diǎn)電位相等，可得：
采用三極管T2提高輸出驅(qū)動(dòng)能力，負(fù)載RL的電流和流過電阻R9的電流相等，可得：
由式(3)可以看出無論負(fù)載電阻RL的值如何改變，并不影響DAC輸出的電流值，這樣設(shè)計(jì)的好處是可以方便地更改輸出電阻RL，保證了模擬輸出量值的準(zhǔn)確度，提高了負(fù)載能力。
評(píng)論