LM3S811之基于PWM的DAC 页码，1/4  . 网站首页 . 业界新闻 . 设计中心 . 移动技术 . TI专栏 . ADI专栏 . FPGA专栏 . 代码工厂 . 官方商城 .   . 活动专区 . 新品快递 . 解决方案 . 前沿科技 . TI资源 . ADI资源 . FPGA资源 . 下载中心 . 产品展示 .  加入收藏 付款方式 联系我们 您好，欢迎来到61ic！ | [登录] [注册] 忘记密码 | 设为首页 帮助 您现在的位置： 61IC电子在线 >> TI专栏 >> TI Stellaris ARM >> LM3S Cortex-M3 >> 正文   [组图]LM3S811之基于PWM的DAC           ★★★ 【字体：小 大】 LM3S811之基于PWM的DAC 作者：xiazhife…    文章来源：xiazhifei    点击数： 10    更新时间：2012-7-28     TI公司的LM3S811有3个PWM信号发生模块，每个模块可以产生2个独立的PWM信号，这样算来，单个LM3S811就 可以产生6路PWM信号了。 对于有些应用，对成本有要求，用R,C替代专用DAC毕竟能节约不少，尤其在精度要求不高，电平变化速率不快的 应用中，就可以通过PWM滤波后产生直流信号，但这样生成的信号达到什么指标呢。自己先定一个指标吧，看能 不能达到。上一篇《LM3S811之测量交流有效值》在10v的量程下可以测量到10mv的精度，约10位分辨率，现在还 是用这个芯片，生成的信号比测量的信号精度高一位吧，这样比较合适。比如是3.3v量程，分辨率是3.3/2^11=1.6m v。 下面几张图供参考，尊重作者，不重新画了。 图1来自 李小京，石金桥《利用单片机构成高精度PWM式12位D/A》 图2来自 秦健《一种基于PWM的电压输出DAC电路设计》 图3来自 Atmel评估板原理图 http://www.61ic.com/Article/Stellaris/LM3S/201207/43635.html 2012-8-4 

LM3S811之基于PWM的DAC 页码，2/4 图4来自 韦波《用PWM实现廉价隔离型标准电流输出D/A转换器》 从PWM数字信号变为产生DAC模拟信号，一般都是分几步走： 一：利用LM3S811产生PWM信号，这块属于数字电路，不讨论了。 二：PWM信号整形/隔离，顾名思义，由于数字电路芯片输出的高电平和低电平不稳定，随着温度的变化而变化，而整形可以采用高速光耦、晶体管、运放/比 较器.图1-3都比较简单，但可能存在问题，以图2为例，我用软件仿真后，占空比经过T1后反了可以在软件中修改，但B点的方波，低电平是26mv，对于C点，最 低电压是31.8mv，相对于1.6mv比较大了，图4则可以降低到0v。当然用运放/比较器肯定也会达到0v的。 三：滤波，将方波整形成直流信号。这个是重点，也是难点，滤波器，精度与时间是一对矛盾。 一般电路都有两种分析方法：从频域上分析和从时域上分析。大部分文档都是从频域上分析的，参考秦健《一种基于PWM的电压输出DAC电路设计》 图5 PWM波形 可 用 公 式 描 述，频 域 上 用 傅 里 叶 级 数 表 示 ，通过低通滤波器后，主要考虑的是一次谐波的影响，再后面的谐波影响加起来都小于一 次谐波的影响。 一次谐波的频率是2*pi/NT，以LM3S811为例，最小计时应该可以达到50MHz，16位PWM计数器完全满足11位的精度，N=2^11=2048。留点余地以后扩展也好， 波形更加方也好，计时4个50M的脉冲算最小分辨率吧，这样一个NT为2048*4/50M=163.84us。则一次谐波的频率为2*3.14/163.84u=38.35kHz。 如果要将一次谐波的影响消除到1/2^12，即低通滤波器必须在38.35kHz时，以其极限VH=3.3v,VL=0V，n=N为例，其频率响应的电压增益要为20lg(2/pi/2^12)=-7 6.17db以下。 以一级RC低通滤波器为例，其截止频率为1/2*pi*RC，则20lg(1/2*pi*RC)=-76.17，则1/(2*pi *RC)=10^(-76.17/20)，很显然即便是1M的电阻，1u的电容组成的单 级滤波器都达不到这个效果。 多级RC滤波器计算比较复杂，但可以以上面几张图中的100k，0.1u的为例，其单级的-3db频率为1/2*pi*100k*0.1u=15.9Hz，则在38.35KHz单级幅度则为衰减到1/ (38.35k/15.9)=1/2412 了，若要达到1/2^12，则需要2^12/2412=1.7，则采用2级RC滤波器可行。但在没有采用运放隔离的情况下，两级RC滤波器会前后干扰，前 级的输出为后级的输入，后级的输入为前级的负载，则第一级采用10k,1u，第二级采用100k,0.1u，-3db频率一样，但干扰就相对降低了。 频域上可以分析保证纹波不超过规定，但无法分析时间关系了。 由于多级RC电路函数关系比较复杂，仅以单级RC电路为例。从时域上分析，借用下图，其电压的函数关系也类似，a)是充电，b)是放电，以充电为例，Vc=V (1-e^(-t/RC))。要达到2^-12的精度，极限就是从0V到V*8191/8192，算得t=9.02RC，简单点就是10RC肯定就满足稳定的要求了。如果R=100k，C=1u，则最大只 需要1s即可稳定。至于100k,0.1u、10k，1u,那0.1s就可以稳定了。 图6 RC电路的时域函数图 时域上也可以分析纹波吧，常见图5，一个周期是164us，在极限的情况下，即图6a)从0点开始，其纹波是V(1-e^(-164u/100k/1u))=0.0016V，呵呵，那就超出了V* 2^-12=0.0002V了。如果要纹波系数小，必须减小T或增大RC，当然，减小T是比较容易的，最小可以2^11/50M=41us，这样纹波就是V(1-e^(-41u/100k/1u))= 0.000 4V，呵呵，单级的还是不行啊，除非降低标准，分辨率降低到10位，同时T又能减小，哦，那肯定满足了。 综上所述，采用2级RC滤波器，10k，1u和100k，0.1u，稳定时间约0.1s，可构成11位精度的DAC，对于一般应用，足矣。 四：输出功率放大 最常用的是用运放构成电压跟随器，我想如采用三极管射级跟随，既能降低成本，也能向下平移电压约0.7V，这样图1，2，3就可以达到0V的目的，但温度稳定 度可能还不够，我只是想想了。 费这么多力气，算了半天，讨论了PWM模拟DAC，其实主要还是想利用LM3S811做个SOC，理论上先论证下可行性，看样子还是可以的。  上一篇文章： 基于LM3S811的速度里程计  下一篇文章： 没有了 文章录入：admin    责任编辑：admin  【发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口】 最新热点 最新推荐 相关文章  OMAPL138开发笔记  OMAPL138 pinmux setting  AM1808启动与U-boot  [组图]MSP－EXP430G2：Lau…  AM3730 GPMC总线与FPGA通信…  [组图]TI EZSDK DM814X/AM…  QT在devkit8000(omap3530)…  [图文]AM335x Cortex-A8 A…  [组图]AM335x U-Boot User…  用CCS5调试beaglebone  [图文]TMS320VC54xx通用FL…  [图文]TMS320LF2407系统和…  [组图]烧写TMS320F2812芯片…  [组图]XDS510 DSP系列仿真…  [图文]JTAG口与仿真器连接…  [图文]TMS320VC5410硬件连…  [图文]采用ADuC834的口0与…  [图文]AD73360与TMS320VC5…  [图文]DSP5402和MAX3110硬…  [图文]主从模式的TLC320AC… 基于LM3S811的速度里程计 LM3S811之测量交流有效值 LM3S在MDK中中断的编程方法 LM3S811学习---按键和LED灯驱… http://www.61ic.com/Article/Stellaris/LM3S/201207/43635.html 2012-8-4 

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