基于利用單片機構成高精度PWM式12位D/A方法

　　圖中的曲線1表示理想值，曲線2表示實測值。由圖中可見，曲線2的根部不太理想。這是因為所使用的電容不是純電容，其中含有一定的電感。在占空比極小時，由于脈沖非常窄，它產(chǎn)生的高次諧波的頻率很高，電感對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，但實際實際給電容充電卻很小。這樣就在窄脈沖時產(chǎn)生非線性。當采用無感電容時，這種非線性有較大改善，但仍不能完全吻合。由于無感電容容量太小，價格也較高，所以在大時間常數(shù)濾波電路中沒有實際意義。在實際使用中解決這一問題的方法是舍棄根部非線性部分，只用線性部分，在工業(yè)儀表中，標準的信號一般為1―5V或4―20mA。而曲線2的非線性部分在0.4V以下，所以當采用1―5V輸出信號時，精度為0.03%完全滿足12位D/A要求。

　　除精度滿足要求外，溫度特性也必須滿足要求。影響溫度特性的原因主要是5V精密電源和運算放大器的溫度特性。為不使價格太高，選用2DW232精密穩(wěn)壓二極管，運放的電阻與濾波電阻要匹配且溫度系數(shù)≤25ppm。運算放大器選擇溫漂≤10uV/℃的均可，一般廉價低溫漂運放都可滿足這個指標。采用上述措施后D/A的總溫度漂為33ppm/℃。

　　三 實測數(shù)據(jù)

　　由于這個線路是在0.2級精密儀表中使用的，因此要求線性度和溫度特性必須滿足要求，另外，這個數(shù)據(jù)是測量V/I轉換后4-20mA電源值與給定電流值之間的誤差。這個誤差還包含了V/I轉換的誤差。因此實際的D/A自身的誤差比總誤差要小。

　　由以上數(shù)據(jù)可知，滿量程的線性度為0.04%，滿量程的溫度漂移為0.033%/10℃，系統(tǒng)響應時間約為2.2s，輸出信號與標準值相差0.1%時所用的時間為11s。

　　四 結束語

　　上面所介紹的D/A電路結構簡單，原理易懂，在8098及8031單片機上都可以應用，筆者采用8098單片機的四路高速輸入輸出同時控制四路精密D/A輸出。后面加一級V/I轉換電路，構成標準的4―20mA電流輸出，電路經(jīng)一年多的現(xiàn)場實際應用，效果很好，適于目前0.2級儀表的全部要求。