基于利用單片機(jī)構(gòu)成高精度PWM式12位D/A方法
圖中的曲線(xiàn)1表示理想值,曲線(xiàn)2表示實(shí)測(cè)值。由圖中可見(jiàn),曲線(xiàn)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?。在占空比極小時(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(xiàn)性。當(dāng)采用無(wú)感電容時(shí),這種非線(xiàn)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(xiàn)性部分,只用線(xiàn)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(xiàn)2的非線(xiàn)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(mǎn)足12位D/A要求。
除精度滿(mǎn)足要求外,溫度特性也必須滿(mǎn)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(mǎn)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(xiàn)路是在0.2級(jí)精密儀表中使用的,因此要求線(xiàn)性度和溫度特性必須滿(mǎn)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(mǎn)量程的線(xiàn)性度為0.04%,滿(mǎn)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。
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