如何優雅的將PWM轉換成DAC？

一、前言

很多單片機都不具備DAC輸出，但會有多路PWM輸出，下面測試利用PCA芯片，GP8500，將PWM信號轉換成模擬電壓信號。測試一下這個方案，以備之后應用積累經驗。

二、電路設計

設計基于STC32G單片機的測試電路。選擇 PWMB中的第四個通道，也就是PWM8 的信號發送給 GP8500，由它將 PWM信號轉換成模擬電壓。鋪設單面PCB，適合一分鐘制板方法制作測試電路板。

一分鐘之后得到測試電路板，焊接清洗之后 進行測試。現在電路板工作電源為 5V。

三、測試結果

下載STC32G程序的時候，?選擇內部時鐘為35MHz，?基于此，在PWM初始化的時候，設置時鐘為單片機內部時鐘7分頻，周期為1000。這樣，輸出PWM信號為5kHz，現在設置的占空比為四分之一。

▲ 圖1.3.1 頻率5kHz，占空比為四分之一的PWM波形

此時，測量GP8500模擬電壓輸出，會發現，它上面出現了高頻寄生震蕩波形。平均電壓為 1.25V，符合在占空比為四分之一情況下對應5V的四分之一的電壓。為什么 會出現這個高頻震蕩呢。想起了在焊接電路的時候，GP8500輸出端口的濾波電容，我想當然的使用了手邊的 0.1微法的電容進行濾波。但是，在GP8500器件手冊中，要求 GP8500輸出端口的濾波電容只能在 0 到 100pf之間。是否就是因為這個原因造成了 GP8500輸出震蕩呢？? 為了證實這個怨言，將這個電容去掉，在電路板上不焊接任何電容。重新測量，可以看到，GP8500輸出信號中就不再出現高頻震蕩了。

▲ 圖1.3.2 輸出電壓波形中帶有高頻震蕩

▲ 圖1.3.3 去掉GP8500輸出濾波電容之后，輸出電壓不再震蕩了

下面，每隔一毫秒，更新一次PWM輸出占空比，讓占空比按照正弦規律進行變化，此時可以看到PCA輸出了正弦波信號。中間的斷續顯然應該是因為更新的時間間隔比較大。不過，其中還包含有令人不安的波形。比如這里出現了非常細小的毛刺波形。這種毛刺出現，好像也不是隨機的。感覺應該是在特殊的輸出數值中出現的。具體是什么原因，現在一時毫無頭緒。

▲ 圖1.3.4 輸出正弦波的PWM信號

示波器單次捕捉這個毛刺，放大之后，可以看到，這是 STC32G單片機輸出PWM信號出現了抖動。于是乎就破壞了前后兩次的PCA 轉換結果。所以，這個毛刺的問題，應該有 STC32G單片機來背這個鍋。這是另外一次捕捉的毛刺結果，是同樣的問題。那么問題來了，為何STC32G單片機在輸出PWM波形的時候，會出現這種抖動呢？

※ 總結 ※

本文測試了利用STC32G的PWM輸出，通過GP8500產生模擬信號的功能。在測試過程中，發現，GP8500模擬信號輸出端口不能夠并聯 0.1微法的電容，否則就會出現高頻震蕩。輸出端口可以不焊接任何電容。另外一個意外，那就是STC32G單片機輸出PWM波形中，會出現抖動。這究竟是什么原因，現在還不得而知。

參考資料

[1]如何將GP8101 的工作電壓改為5V？: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/136605372

[2]GP8500 PAC 芯片的特性: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/136774706

[3]測量GP8500的動態特性: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/137201737

[4]重新測試 GP8500 芯片: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/137200037