[发明专利]PWM通道合成高数位DA的方法及其电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种PWM方式数字量/模拟量D/A转换方法及其电路，特别是一种应用于数字信号和控制技术的高精度数/模转换方法及其电路。

背景技术

常见的基于PWM方式的数/模转换器的单片机控制芯片中，由于芯片体积，成本，工作频率的限制，转换位数通常为8位或10位，转换精度低，难以满足对模拟信号有较高精度的场合；较高精度的数/模转换一般采用另外配置专用的高数位高精度数/模芯片，其电路复杂，电路元件多，接口烦琐，成本高。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种由两个或多个低数位分辨率数字的PWM通道合成高数位DA的方法及其电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种PWM通道合成高数位DA的方法，其包括以下步骤：对高数位数字量由单片机进行拆解运算，得到两个或多个低数位数字量并存储；由单片机将各低位数字量对应产生PWM方波输出；按合成算法要求权系数设置特定的电阻合成网络，对所有低数位PWM信号合成；对合成后脉冲信号实施低通滤波；按合成算法合成后系数比例放大，产生模拟量输出。

本发明解决进一步技术问题的方案是：所述的其特征在于高数位二进制数字量D拆解运算包括如下步骤：将高数位n除以低数位m，得到需要拆解的低数位数字量个数i；将高数位数字量D由高位开始依次顺序取出m位数字作为第一个低数位数字量D1，之后按剩余的位数记录新数字量，并按此步骤依序完成其后的拆解；当最后一个剩余的数字量位数记为ms，如该数字量够m位即ms＝m，如不够m位时，其在其前面高位补0，使其达到m位，组成最后一个低数位数字量Di；完整记录所有低数位数字量D1，D2，...，Di，按顺序保存。

本发明解决进一步技术问题的方案是：合成网络权系数计算算法包括如下步骤：对应于低数位数字量D1，D2，...，Di，设置合成串联电阻R1，R2，...，Ri；按m及ms计算：R2/R1＝2^m，R3/R2＝2^m，...，Ri-1/Ri-2＝2^m，Ri/Ri-1＝2^ms，根据运算放大器的输入阻抗选择合适的电阻R1，并按上述算式计算R2，...，Ri；计算R2直到Ri并联值Rp，合成后比例放大系数为1+R1/Rp；按此设计放大电路。

本发明解决进一步技术问题的方案是：提供一种PWM通道合成高数位DA电路，其中该PWM通道合成高数位DA电路包括依次连接的单片机电路，多通道PWM输出电路，合成网络电路，低通滤波电路以及比例放大电路，该单片机电路将输入的n位二进制数字量D按拆解算法得到各低位数字量D1，D2，...，Di，并由单片机电路产生i个通道对应m位PWM输出，各PWM输出脉冲通过合成网络电路得到合成后脉冲信号，再经过低通滤波电路和比例放大电路得到模拟量输出，即n位数字量D的高精度DA输出。

本发明解决进一步技术问题的方案是：单片机电路供电采用高精度供电单元。

本发明解决进一步技术问题的方案是：单片机电路的PWM信号端口后置低阻抗开关脉冲电路，其开关逻辑输入为单片机PWM信号，其上端电平为高精度供电基准电源，其输出端作为新的PWM信号输出口。

本发明解决进一步技术问题的方案是：对应于低数位数字量D1，D2，...，Di，设置合成串联电阻R1，R2，...，Ri；按m及ms计算：R2/R1＝2^m，R3/R2＝2^m，...，Ri-1/Ri-2＝2^m，Ri/Ri-1＝2^ms，根据运算放大器的输入阻抗选择合适的电阻R1，并按上述算式计算R2，...，Ri；计算R2直到Ri并联值Rp，合成后比例放大系数为1+R1/Rp；按此设计放大电路。

本发明解决进一步技术问题的方案是：当i＝2时，即电路中包括两路电阻，且R2/R1＝2⁴＝16。

本发明解决进一步技术问题的方案是：当i＝3时，即电路中包括三路电阻，且R2/R1＝2⁸＝256，R3/R2＝2⁴＝16。

相较于现有技术，本发明的PWM通道合成高数位DA的方法及其电路数/模转换精度高；采用低精度多通道的单片机或DSP等数字芯片，元件少，体积小，成本低廉；电路结构简单，接口直接；电路实用，可靠。

附图说明

图1是本发明的PWM通道合成高数位DA电路的结构原理框图。