PWM模拟DAC

只看该作者 · 2018-5-14 09:33

本帖最后由紫阳真人于 2018-5-14 10:08 编辑

理论知识有限，啃了半天百度，依然搞不懂如何计算RC，我设想通过二级RC实现PWM控制输出稳定的固定电压（0-3.3V，建立时间不超过0.5S先不考虑），目的是输出电压准确稳定！！该怎么计算，谢谢！下面是我作为参考的材料：

只看该作者 · 2018-5-14 09:53

PWM占空比决定0-3.3V电压值

只看该作者 · 2018-5-14 09:55

本帖最后由 tkyl01 于 2018-5-14 09:56 编辑

RC充放电时间t=(3~5)RC,t>Tpwm, Tpwm是PWM的周期，计算一下就行了。

只看该作者 · 2018-5-14 10:11

tkyl01 发表于 2018-5-14 09:55
RC充放电时间t=(3~5)RC,t>Tpwm, Tpwm是PWM的周期，计算一下就行了。

不好意思我问题没描述清楚，我又修改了一下，按照上面的思路该怎么计算

1万 · 2018-5-14 10:22

你负载是啥?接个固定电阻试试.

只看该作者 · 2018-5-14 13:01

icecut 发表于 2018-5-14 10:22
你负载是啥?接个固定电阻试试.

负载是其他模块的ADC采样，电流极小，这个固定电阻是用作死负载吗？

只看该作者 · 2018-5-14 14:50

本帖最后由 tkyl01 于 2018-5-14 17:30 编辑

紫阳真人发表于 2018-5-14 10:11
不好意思我问题没描述清楚，我又修改了一下，按照上面的思路该怎么计算 ...

      我说的是一种比较直观的方法，从时域分析的，只要滤波器的放电时间远大于输入对滤波器的充电时间(10倍以上)就可以保证输出是比较平滑的，而所谓的建立时间或响应时间也和RC滤波器的时间常数有关，对于100KHZ的PWM,R=10K,C=0.1uf就能满足要求，但是输出的纹波及分辨率测不能很直观的判断；
   如果反过来分析设计好的滤波器的频域特性：
   一阶RC 的截至频率 1/(2π RC) = 159HZ，100K方波一次谐波频率是100KHZ ,那么100Kz  相对159hz 衰减 -20lg(100000/159) = -56dB,可以满足8位分辨率。而PWM频率如果降到10K则分辨率达不到8位，实际上截至频率处已衰减-3dB。
   而二阶RC的截至频率如果R1=R2,C1=C2时也是159Hz,不同时fc=1/2π*sqrt(R1R2C1C2),而二阶的话第二阶可以选择不同的RC参数达到不同的效果。

如果从频域分析来设计这个滤波器：假设PWM频率10Khz,要求精度8位，
1）PWM波的直流分量就是你看到的波形，输出为高时就是3.3V，输出为低时就是0V，那么理想情况下经平滑滤波器滤波后实际输出=3.3x占空比，假如输出极性为高,占空比50%，那么理想情况下就是1.15V
   但是PWM是方波含有多个谐波，需要把这些谐波滤除，其中一次谐波的幅值=2×3.3/π=2.101v，三次谐波幅值=2.101/3=0.7v，所以只需要把一次谐波衰减至不影响精度即可。对于8位精度要衰减至0.01289v一下
   即衰减-20lg(2.101/0.0128)=-44dB.
2) 由1分析可知10Khz的谐波要衰减-44dB,假设滤波器截至频率f0,那么在波特图中10khz处的增益要比f0处的小44dB,即对于一阶 -20lg(10000/f0)=-44,可求出f0=63.1hz;对于二阶-40lg(10000/f0)=-44,可求出f0=794.325hz。
3) 根据截至频率选取合适的RC值即可。

但是在实际中RC滤波器往往跟他的前后级输入阻抗，负载也有关系，所以还要实际调试方能得到最优的参数。

只看该作者 · 2018-5-14 15:50

本帖最后由紫阳真人于 2018-5-14 16:11 编辑

tkyl01 发表于 2018-5-14 14:50
我说的是一种比较直观的方法，从时域分析的，只要滤波器的放电时间远大于输入对滤波器的充电时间 ...

讲的非常好，对于我目前的应用需求看，
1、后级输入阻抗应该在兆欧级别，这里是不是要加个假负载用来吸收能量？
2、用于输出固定电压，所以信号频率基本为0，是不是可以在信号频率和截止频率之间取个值来定RC的值？

只看该作者 · 2018-5-14 16:07

紫阳真人发表于 2018-5-14 15:50
讲的非常好，对于我目前的应用需求看，
1、后级输入阻抗应该在兆欧级别，这里是不是要加个假负载用来吸收 ...

1）我觉得假负载要不要都无所谓，兆欧的负载对滤波器的影响很小了
2）你如果用PWM的话对于滤波器输入来说滤的是PWM的频率，输出则是过滤之后频率可以理想成0，不考虑响应时间不考虑精度，你直接截至频率远小于PWM频率就行了

只看该作者 · 2018-5-14 16:16

tkyl01 发表于 2018-5-14 16:07
1）我觉得假负载要不要都无所谓，兆欧的负载对滤波器的影响很小了
2）你如果用PWM的话对于滤波器输入来说 ...

截止频率越小，RC就越大，响应时间越长，但是精度会有影响吗，我的应用要确保不能牺牲精度。
另外两阶滤波“R、C值都一样” 跟 “RC乘积一样而R、C各不一样” 有什么区别？

只看该作者 · 2018-5-14 16:38

本帖最后由 tkyl01 于 2018-5-14 17:20 编辑

紫阳真人发表于 2018-5-14 16:16
截止频率越小，RC就越大，响应时间越长，但是精度会有影响吗，我的应用要确保不能牺牲精度。
另外两阶滤 ...

那你就老老实实的按公式计算，不要想省事，随便想个数就能达到完美。至于RC一样不一样会影响滤波器的品质因数,截至频率，另外后级是前级的负载，前级是后级的内阻，所以R值C值跟你的应用场景有关。

对于PWM被滤成直流影响不大，但是PWM滤成其他波形比如占空比按正弦变化低通滤波成正弦波，楼主可以自己试试看看有啥区别给大家分享一下。