帶DAC輸出的多通道溫度采集模塊的設計
電子開關的通路電阻較小,僅為幾百歐姆,而A/D測量電路一般呈現高阻態,其帶來的誤差可以忽略。
檢測精度和模數轉換芯片(A/D)的分辨位數有很大關系,一般單片機內帶的A/D位數分辨率較低(ATmega48內含10位A/D),不適合精確測量,而高分辨率的A/D芯片價格昂貴。本文兼顧了性能價格比,采用了外擴一片低成本的13位A/D芯片MCP3301。通過改進軟硬件設計,實際測量結果證明可以保證誤差不超過0.5%。
2.2 PWM轉DAC電路
在電子和自動化技術的應用中,也經常需要提供模擬輸出,如變送器和控制器類儀器,經常需要輸出0~10 V,0~20 mA(或4~20 mA)的直流信號。高精度的數模轉換器(DAC)芯片或集成了DAC的單片機價格昂貴。應用單片機的PWM輸出,經過簡單的變換電路實現DAC,可以大大降低電子設備的成本。
通過一個低通濾波器就可以把PWM調制的數模轉換信號解調出來,實現從PWM到DAC的轉換ATmega48具有16位定時器的PWM輸出功能,實現的DAC電路輸出精度基本滿足一般的工業控制場合。另外在一些環境惡劣、干擾較強的場合,模擬輸出容易受到干擾,本文通過使用恒流方式驅動電路來提高DAC電路的負載和抗干擾能力。具體原理圖如圖3所示。本文引用地址:http://www.j9360.com/article/194729.htm
圖3中單片機輸出的PWM電壓,經過基準電源VREF和開關管T1組成的整形電路進行整形,在A點的輸出波形為理想的PWM波形,幅值由基準電源的準確度得到保證,再經過兩級阻容濾波和一級跟隨放大器,在B點得到直流分量,即MCU輸出的調制PWM波在B點得到解調,實現了DAC功能。可得:
一般PWM轉DAC電路到此已經完成,本文為了保證更高精度和電路更強的負載能力,模塊使用了恒流輸出的驅動電路。由于運放U2B的C點和D點電位相等,可得:
采用三極管T2提高輸出驅動能力,負載RL的電流和流過電阻R9的電流相等,可得:
由式(3)可以看出無論負載電阻RL的值如何改變,并不影響DAC輸出的電流值,這樣設計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確度,提高了負載能力。
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