基于单片机的高精度PWM式12位D/A转换器设计

文章摘要：除精度满足要求外，温度特性也必须满足要求。影响温度特性的原因主要是5V精密电源和运算放大器的温度特性。为不使价格太高，选用2DW232精密稳压二极管，运放的电阻与滤波电阻要匹配且温度系数≤25ppm。运算放大器选择温漂≤10uV/℃的均可，一般廉价低温漂运放都可满足这个指标。采用上述措施后D/A的总温度漂为33ppm/℃。三.实测数据由于这个线路是在0.2级精密仪表中使用的，因此要求线性度和温度特性必须满足要求，另外，这个数据是测量V/I转换后4-20mA电源值与给定电流值之间的误差。这个误差还包含了V/I转换的误差。因此实际的D/A自身的误差比总误差要小。Igd(mA) Io(mA) Δ=I

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　　除精度满足要求外，温度特性也必须满足要求。影响温度特性的原因主要是5V精密电源和运算放大器的温度特性。为不使价格太高，选用2DW232精密稳压二极管，运放的电阻与滤波电阻要匹配且温度系数≤25ppm。运算放大器选择温漂≤10uV/℃的均可，一般廉价低温漂运放都可满足这个指标。采用上述措施后D/A的总温度漂为33ppm/℃。

　　三.实测数据

　　由于这个线路是在0.2级精密仪表中使用的，因此要求线性度和温度特性必须满足要求，另外，这个数据是测量V/I转换后4-20mA电源值与给定电流值之间的误差。这个误差还包含了V/I转换的误差。因此实际的D/A自身的误差比总误差要小。

　　Igd(mA) Io(mA) Δ=Io-Igd

　　4.000 3.999 -0.001

　　8.000 7.998 -0.002

　　11.000 11.002 +0.002

　　16.000 16.006 +0.006

　　20.000 20.008 +0.008

　　线性=Δmax/20=0.0004

　　20℃ 60.℃

　　4.000mA 3.993mA Δ=-0.007mA

　　20.000mA 19.974mA Δ=-0.026mA

　　温度漂移=Δmax/20×40=33ppm/℃

　　由以上数据可知，满量程的线性度为0.04%，满量程的温度漂移为0.033%/10℃，系统响应时间约为2.2s，输出信号与标准值相差0.1%时所用的时间为11s。

　　四.结束语

　　上面所介绍的D/A电路结构简单，原理易懂，在8098及8031单片机上都可以应用，笔者采用8098单片机的四路高速输入输出同时控制四路精密D/A输出。后面加一级V/I转换电路，构成标准的4—20mA电流输出，电路经一年多的现场实际应用，效果很好，适于目前0.2级仪表的全部要求。

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