用於將pwm信號轉換為模擬信號的電路的製作方法
2023-11-11 23:35:32
專利名稱：：用於將pwm信號轉換為模擬信號的電路的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及數模轉換電路，特別是用於將單片機輸出的PWM信號轉換為模擬信號的電路。
背景技術：
：在電子和自動化技術的應用中，MCU(單片機)和DAC(數模轉換器)是經常需要同時使用的，然而許多MCU內部並沒有集成DAC，即使有些MCU內部集成了DAC，所集成的DAC的精度也往往不高，在高精度的應用中MCU還是需要外接DAC，增加了成本。實用新型的內容針對上述問題，申請人進行了研究，提供一種用於將PWM信號轉換為模擬信號的電路，應用單片機的PWM(脈衝寬度調製信號)輸出，或者通過定時器控制電晶體實現PWM輸出，經過上述電路的變換就可以實現DAC功能，大量降低電子設備的成本、減小了體積，並且可以得到較高精度的DAC。本實用新型的技術方案如下一種用於將PWM信號轉換為模擬信號的電路，包括順序連接的兩級RC低通濾波電路以及運算放大器，兩級RC低通濾波電路的輸入端連接PWM信號源。所述兩級RC低通濾波電路由第一電阻、第二電阻、第一電容及第二電容構成，第一電阻的一端連接PWM信號源，其另一端分別與第一電容以及第二電阻的一端連接，第二電阻的另一端分別與第二電容以及所述運算放大器連接，所述第一電容以及第二電容的另一端分別接地。所述運算放大器包括運放晶片，運放晶片的同向輸入端與所述兩級RC低通濾波電路的輸出端連接，運放晶片的反向輸入端串聯第三電阻後接地，運放晶片的輸出端串聯第三電容後接地，電解電容與第三電容並聯，運放晶片的反向輸入端和輸出端之間連接有第四電阻。本實用新型的有益技術效果是本實用新型通過廉價的電子元器件就可以得到高精度的DAC，降低了設備的成本。單電源供電，非常適用在基於單片機的嵌入式系統中應用。採用的電解電容和電容沒有特殊的要求，很容易調試。由於PWM波很容易通過MCU的軟體進行控制，即使電路稍微有些系統誤差，也很容易通過軟體進行校正。因此可以得到較高精度的DAC輸出。圖1是本實用新型的原理框圖。圖2是本實用新型的實施例電路圖。具體實施方式以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式做進一步說明。[0014]圖1是本實用新型的原理框圖。如圖1所示，本實用新型包括順序連接的兩級RC低通濾波電路以及運算放大器，兩級RC低通濾波電路的輸入端連接PWM信號源。該PWM信號源可以是單片機自帶的PWM輸出，或者通過定時器控制電晶體實現的PWM輸出。圖2是本實用新型的實施例電路圖。如圖2所示，所述兩級RC低通濾波電路由第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容Cl及第二電容C2構成，第一電阻Rl的一端連接PWM信號源，其另一端分別與第一電容Cl以及第二電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端分別與第二電容C2以及所述運算放大器中運放晶片IClB的同向輸入端5連接，所述第一電容Cl以及第二電容C2的另一端分別接地。這樣第一電阻Rl和第一電容Cl構成第一級RC低通濾波電路，第二電容C2和第二電阻R2構成第二級RC低通濾波電路。所述運算放大器包括運放晶片IC1B，運放晶片IClB的同向輸入端5與所述兩級RC低通濾波電路的輸出端，即第二電阻R2的一端連接，運放晶片IClB的反向輸入端6串聯第三電阻R3後接地，運放晶片IClB的輸出端7串聯第三電容C3後接地，電解電容C4與第三電容C3並聯，運放晶片IClB的反向輸入端6和輸出端7之間連接有第四電阻R4。所述第三電阻R3和第四電阻R4用於調節輸出電壓的範圍，所述電解電容C4與第三電容C5用於濾波。運放晶片IClB的另兩個埠分別接+24V以及接地。以上所述的元器件均為市售商品，其商品型號可參見下表。圖2中的主要元器件表tableseeoriginaldocumentpage4原理說明在DAC的應用中，解析度是一個很重要的參數，若N是PWM波一個周期的計數脈衝個數，η是PWM波一個周期中高電平的計數脈衝個數，則DAC的解析度的計算直接與N和η的可能變化有關，計算公式為解析度R=log2(Ν/η的最小變化量)。由此可得，N越大DAC的解析度越高，但PWM的周期也越大，相當於1次諧波的頻率也越低，需要截止頻率很低的低通濾波器，DAC輸出的滯後也將增加。考慮到目前單片機自帶的PWM輸出，或者通過定時器控制電晶體實現的PWM輸出，其解析度基本已達到1216bit或更高，採用如圖2所示的電路，兩級RC低通濾波電路對PWM脈衝濾波得到模擬信號，再與一級運算放大器配合，可實現0IOV直流輸出電壓。輸出電壓OUT的範圍可通過調節第四電阻R4與第三電阻R3的阻值而隨意調整。由於放大器的輸入阻抗很大，因此兩級RC低通濾波電路的濾波效果很好，電壓紋波極小，即MCU輸出的調製PWM波在濾波放大後實現了DAC功能。以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型不限於以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和構思的前提下，可以做出其他改進和變化。權利要求一種用於將PWM信號轉換為模擬信號的電路，其特徵在於包括順序連接的兩級RC低通濾波電路以及運算放大器，兩級RC低通濾波電路的輸入端連接PWM信號源。2.根據權利要求1所述用於將PWM信號轉換為模擬信號的電路，其特徵在於所述兩級RC低通濾波電路由第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第一電容(Cl)及第二電容(C2)構成，第一電阻(Rl)的一端連接PWM信號源，其另一端分別與第一電容(Cl)以及第二電阻(R2)的一端連接，第二電阻(R2)的另一端分別與第二電容(C2)以及所述運算放大器連接，所述第一電容(Cl)以及第二電容(C2)的另一端分別接地。3.根據權利要求1或2所述用於將PWM信號轉換為模擬信號的電路，其特徵在於所述運算放大器包括運放晶片(IClB)，運放晶片(IClB)的同向輸入端(5)與所述兩級RC低通濾波電路的輸出端連接，運放晶片(IClB)的反向輸入端(6)串聯第三電阻(R3)後接地，運放晶片(IClB)的輸出端(7)串聯第三電容(C3)後接地，電解電容(C4)與第三電容(C3)並聯，運放晶片(IClB)的反向輸入端(6)和輸出端(7)之間連接有第四電阻(R4)。專利摘要一種用於將PWM信號轉換為模擬信號的電路，包括順序連接的兩級RC低通濾波電路以及一級運算放大器，兩級RC低通濾波電路的輸入端連接PWM信號源。本實用新型原理簡單，通過廉價的電子元器件就可以得到高精度的DAC，降低了設備的成本。單電源供電，非常適用在基於單片機的嵌入式系統中應用。採用的電阻和電容沒有特殊的要求，很容易調試。由於PWM波很容易通過MCU的軟體進行控制，即使電路稍微有些系統誤差，也很容易通過軟體進行校正。因此可以得到較高精度的DAC輸出。文檔編號H03K7/08GK201557091SQ20092028309公開日2010年8月18日申請日期2009年12月16日優先權日2009年12月16日發明者李志剛,陳志明申請人:臺安科技(無錫)有限公司