Программа Сервисный Центр
0

Увеличение частоты дискретизации ЦАП на основе ШИМ


Ajoy Raman, Индия

EDN

Если очистить низкочастотным фильтром генерируемый микроконтроллером сигнал ШИМ, получится простейший ЦАП. Максимальная частота дискретизации такого ЦАП равна, в типичном случае, одной десятой частоты ШИМ. В статье предлагается новый подход к описанному в [1] методу, использующий генератор опорного пилообразного напряжения, отсчеты выходного сигнала которого выбираются и запоминаются в моменты времени, определяемые сигналами ШИМ. Такой подход позволяет повысить частоту дискретизации до частоты ШИМ.

Увеличение частоты дискретизации ЦАП на основе ШИМ
Рисунок 1.Не показанный на схеме микроконтроллер генерирует сигналы для управления формированием пилообразного напряжения (OC4) и моментами выборки (OC1).

С помощью схемы, изображенной на Рисунке 1, можно создать 10-разрядный ЦАП с выходным напряжением ±10 В и частотой дискретизации 20 кГц. Микроконтроллер dsPIC30F4011 (на схеме не показан), работающий на тактовой частоте 96 МГц, генерирует сигналы захвата OC1 и OC4. Поделенная на 4 тактовая частота поступает на вход внутреннего 16-разрядного таймера, период счета которого установлен равным 1200, что определяет частоту ШИМ 20 кГц. Сигнал OC4 почти все время имеет высокий уровень и опускается вниз на 1170 отсчете счетчика, инициируя начало генерации пилы. Микросхема IC1A с транзистором Q1 образуют прецизионный источник тока, линейно заряжающего конденсатор C2 в то время, когда Q2 выключен. Этот сигнал, инвертированный микросхемой IC3A, включает Q2 и удерживает его открытым в течение 30 периодов таймера, чтобы разрядить конденсатор C2 перед началом очередного цикла генерации пилообразного напряжения. IC1B буферизует пилообразное напряжение, усиливает его и сдвигает по уровню. Величина сдвига и усиление подстраиваются потенциометрами R2 и R5.

Спадающий фронт OC1 определяет момент выборки уровня пилообразного напряжения. На основании слова данных, которое должно быть преобразовано в выходное напряжение ЦАП, микроконтроллер определяет скважность импульсов OC1. Цепочка C3, R9 дифференцирует результирующий сигнал ШИМ, в результате чего на выходе IC3B образуются импульсы длительностью порядка 1 мкс, управляющие микросхемой выборки/хранения (УВХ) IC2. На выводе 5 IC2 формируется выходной сигнал ЦАП, последовательно проходящий через уровни −10, 0 и +10 В при кодах в регистре ШИМ 88, 600 и 1112, что соответствует 1024 отсчетам 10-разрядного ЦАП.

Смещение счета на 88 периодов дает возможность исключить нелинейность начального участка пилы, в результате чего ЦАП имеет ошибку линейности всего 20 мВ и точность ±40 мВ. Используя сигналы захвата OC2 и OC3, можно реализовать дополнительный ЦАП.

Увеличение частоты дискретизации ЦАП на основе ШИМ
Рисунок 2.Продифференцированный задний фронт OC1 инициирует формирование импульса выборки в момент времени, соответствующий напряжению –5 В на выходе ЦАП.

На Рисунке 2 показаны временные диаграммы сигналов на выходе ЦАП, соответствующие входному коду 256, то есть, одной четвертой полной 10-битной шкалы. OC4 определяет моменты начала генерации очередного периода двухполярного пилообразного сигнала с частотой 20 кГц на выводе 7 микросхемы IC1B. Уровень этого пилообразного напряжения выбирается и запоминается при коде в регистре таймера 256 + 88 = 344, что соответствует напряжению −5 В на выходе ЦАП.

Ссылки

  • Kester, Walt (editor), The DataConversion Handbook, section 3-1, pg 3-28, Newnes, 2005.
  • Raman, Ajoy, «Universal Analog Hardware Testbench».
  •  
     
    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
     
    Обратная связь

    Наши партнеры

     

    Опросы

    Есть ли справедливость в жизни?
    Конечно есть, уверен!
    Вроде как должна быть, но...
    Затрудняюсь ответить...
    Какая справедливость? О чем Вы?
    Эх.., нет правды на свете!

     

    Облако тегов

    Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

    Показать все теги
     

    Календарь публикаций

    «    Декабрь 2016    »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
     
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
     
     

    Архив новостей

    Декабрь 2016 (1)
    Ноябрь 2016 (42)
    Октябрь 2016 (34)
    Сентябрь 2016 (38)
    Август 2016 (34)
    Июль 2016 (36)
     
    Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"