廉價隔離型高精度D/A轉(zhuǎn)換器
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經(jīng)過實測得到表1所示測量數(shù)據(jù)。
表1 未校正前電流輸出測量值 單位：mA
| 設(shè)置值 | 輸出值 | 設(shè)置值 | 輸出值 | 設(shè)置值 | 輸出值 | 設(shè)置值 | 輸出值 |
| 0.5 | 0.486 9 | 5.5 | 5.529 | 10.5 | 10.557 | 15.5 | 15.608 |
| 1 | 0.990 0 | 6 | 6.032 | 11 | 11.062 | 16 | 16.111 |
| 1.5 | 1.492 8 | 6.5 | 6.534 | 11.5 | 11.567 | 16.5 | 16.614 |
| 2 | 2.000 | 7 | 7.037 | 12 | 12.072 | 17 | 17.118 |
| 2.5 | 2.504 | 7.5 | 7.540 | 12.5 | 12.577 | 17.5 | 17.621 |
| 3 | 3.008 | 8 | 8.042 | 13 | 13.082 | 18 | 18.124 |
| 3.4 | 3.513 | 8.5 | 8.545 | 13.5 | 13.587 | 18.5 | 18.628 |
| 4 | 4.017 | 9 | 9.048 | 14 | 14.093 | 19 | 19.131 |
| 4.5 | 4.521 | 9.5 | 9.551 | 14.5 | 14.598 | 19.5 | 19.634 |
| 5 | 5.026 | 10 | 10.054 | 15 | 15.103 | 20 | 20.14 |
誤差與設(shè)定值的關(guān)系可用兩條直線（ab、ac）
描述，如圖3所示。
通過對以上測量數(shù)據(jù)的分析，測量值與設(shè)置值之間存在著一定的誤差，原因主要有以下幾點：
①本電路用到了雙積分RC電路，RC電路中充、放電過程存在著非線性問題，同時電路中的電容存在著精度、漏電等問題，因此輸入脈寬調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為直流電壓時存在一定的非線性關(guān)系，產(chǎn)生了一定的誤差。
②跟隨器主要由運算放大器構(gòu)成，如果是理想的運算放大器，則“虛短”和“虛斷”的條件才成立，而實際應(yīng)用中，沒有理想的運算放大器。因此，正相、反相輸入端電壓差不為零，也會產(chǎn)生一定的誤差。
3 解決方法
通過對上述測量數(shù)據(jù)的比較、分析，可采用軟件線性回歸的方法對輸出電流進行校正。
設(shè)直線方程y=ax+b,其中y為校正后PWM的脈寬設(shè)定值，x為電流輸出設(shè)定值。
本電路校正方法是：將數(shù)據(jù)從2mA處分為兩段進行線性回歸。
直線ac：
y=a1x+b1,a1=(2-0.5)/(2-0.0486 9),b1=2-a1×2;
直線ab；
y=a2x+b2,a2=(20-2)/(20.14-2),b2=2-a2×1。
通過單片機校正后，實測數(shù)據(jù)和表2所列。
表2 校正后電流輸出值
| 設(shè)置值 | 輸出值 | 設(shè)置值 | 輸出值 | 設(shè)置值 | 輸出值 | 設(shè)置值 | 輸出值 |
| 0.5 | 0.489 9 | 5.5 | 2.518 | 10.5 | 10.509 | 15.5 | 15.517 |
| 1 | 0.990 0 | 6 | 6.019 | 11 | 11.011 | 16 | 16.019 |
| 1.5 | 1.499 9 | 6.5 | 6.517 | 11.5 | 11.513 | 16.5 | 16.518 |
| 2 | 2.000 | 7 | 7.016 | 12 | 12.014 | 17 | 17.016 |
| 2.5 | 2.502 | 7.5 | 7.514 | 12.5 | 13.015 | 17.5 | 17.519 |
| 3 | 3.002 | 8 | 8.014 | 13 | 13.015 | 18 | 18.019 |
| 3.5 | 3.501 | 8.5 | 8.511 | 13.5 | 13.515 | 18.5 | 18.518 |
| 4 | 4.002 | 9 | 9.009 | 14 | 14.016 | 19 | 19.018 |
| 4.5 | 4.502 | 9.5 | 9.503 | 14.5 | 14.518 | 19.5 | 19.519 |
| 5 | 5.002 | 10 | 10.001 | 15 | 15.017 | 20 | 20.020 |
經(jīng)過上述方法校正，輸出電流值的精度達到±0.1%。
4 結(jié)論
本電路的硬件部分采用通用器件，結(jié)構(gòu)簡單，成本低；充分利用了89C52的定時器資源，使用了定時器T0、T1、T2。89C52的其它端口和引腳都未被占用，這樣，該電路可以很容易地移植到其它控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)中；同時采用軟件對輸出電流進行校正，精度達到±0.1%；具有串行接口，便于組網(wǎng)控制；因此，本電路具有光電隔離、通用性強、精度高、低成本的特點，且實用價值較高。
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