新人求解，如何得到一个50hz振幅可调的正弦波，非DAC

发表于 2019-10-18 13:49

新人求助，为了节约成本，现在想仅用stm32的两路dac做一个振幅可调的正弦波信号，各位大神有没有参考电路，听说用乘法器可以实现，但是查一下太贵了，有没有用运放搭的调节电路，跪谢

发表于 2019-10-18 15:02

幅度可调50Hz正弦波，都不需要STM32，用个典型的1T51，用PWM产生再直接低通滤波就很可以了。
由于单片机在16MHz时钟256分辨率的PWM频率=16MHz/256=62500Hz 和50Hz被调制正弦波差了1250倍，所以，简单的2级100Hz低通，可以实现对载波的百万倍衰减，信噪比、失真度都已经非常理想了。
最简单的只需要一个128个8位数据的半周期SIN表格。然后用一个统一是衰减系数来乘以这个数据，并叠加上128的中心直流数据，就可以获得满范围可调，全数控正弦波了。由于实际分辨率就256，所以这个方法产生的正弦波，在幅度小的时候，失真度会变大，如果全程对失真度要求很高的，则可以采用一个数字电位器芯片，有单片机最高幅度正弦波输入，数字电位器实现幅度控制，这样出来的信号，指标最高。

发表于 2019-10-18 16:44

tianxj01 发表于 2019-10-18 15:02
幅度可调50Hz正弦波，都不需要STM32，用个典型的1T51，用PWM产生再直接低通滤波就很可以了。
由于单片机在1 ...

这位大神，能不能实现振幅12位可调啊，现在需要幅度精细可调

发表于 2019-10-18 17:51

244141084 发表于 2019-10-18 16:44
这位大神，能不能实现振幅12位可调啊，现在需要幅度精细可调

振幅12位可调是可以的，不过PWM的基频就下降16倍，滤波器要求高了而已。基频是3.9K，同样2级低通的话，就只有几千倍的衰减了。以基频5Vp-p计算，则2级衰减后，基频幅度还有mV级别，如果mV级别基频成分不是问题，则只需要把SIN表扩展到16位（实际用12位），多一倍的存储量，你就可以获得12位精度的调整能力。

发表于 2019-10-18 18:36

也可以输出两路信号，叠加在一起，靠相位差调节幅度。

发表于 2019-10-18 19:01

tianxj01 发表于 2019-10-18 17:51
振幅12位可调是可以的，不过PWM的基频就下降16倍，滤波器要求高了而已。基频是3.9K，同样2级低通的话，就 ...

大神啊，水平这么高啊，貌似还有些看不懂

发表于 2019-10-18 19:26

yuanzhoulu 发表于 2019-10-18 18:36
也可以输出两路信号，叠加在一起，靠相位差调节幅度。

请大神给个草图我来研究研究

发表于 2019-10-18 20:04

想要简单……还记得初中物理课本上见过的那个自耦变压器么？

发表于 2019-10-19 07:56

244141084 发表于 2019-10-18 19:26
请大神给个草图我来研究研究

用单片机产生两路信号，调节两路的相位差

发表于 2019-10-19 08:36

yuanzhoulu 发表于 2019-10-19 07:56
用单片机产生两路信号，调节两路的相位差

这两句话都懂，然后呢

发表于 2019-10-19 09:33

yuanzhoulu 发表于 2019-10-18 18:36
也可以输出两路信号，叠加在一起，靠相位差调节幅度。

2路50Hz相位差调幅，通过加法器输出，一个很不错的方法，对于12位幅度精度要求而言，PWM频率虽然还是3.9K，但低幅度时候的失真度、信噪比等指标就都和最高幅度时候一模一样，还省去了单片机乘除法计算，只需要2PWM按中断和固定相位差读SIN表格就好了。资源都是现成的，1T51一般至少有3路（6路互补）PWM能力。
而且个人感觉进行适当优化，是不是考虑做2个相位差180度的SIN表格，让2路基频相差180°，加法时候应该能进一步抑制PWM调制载波。
进一步优化，是不是可以考虑2路sin表格取合适的相位差，是不是有可能用11bit的角度分辨率实现12bit的精度呢？这样的话，PWM频率可以增加一倍？只是非常初步的构思，没有列数据计算。

发表于 2019-10-19 09:49

yuanzhoulu 发表于 2019-10-18 18:36
也可以输出两路信号，叠加在一起，靠相位差调节幅度。

进一步优化完全可行。以空间换速度，其中一路PWM还是1/256时间轴采样的SIN表格单元，PWM频率设置还是16MHz/256=62.5KHz。另一路SIN表格相位分辨率提高16倍，表格长度变成原先SIN表格的16倍，幅度控制，就按位移动这个表格的指针就成了，然后就是指针+中断计数*16读取表格数据。
这样就实现了2路PWN的50Hz信号加法实现调幅，由于PWM还是用的62.5KHz，2级低通可以完美解决高频残余。

发表于 2019-10-19 10:02

本帖最后由 244141084 于 2019-10-19 10:07 编辑

tianxj01 发表于 2019-10-19 09:49
进一步优化完全可行。以空间换速度，其中一路PWM还是1/256时间轴采样的SIN表格单元，PWM频率设置还是16MH ...

这位大神，你说的太高级了，有点不太理解，现在项目要求要用stm32f4，我就想直接用两路dac直接输出，有没有简单的方法，顺便解决一下，0到3V@max幅度可调正弦波平移到正负1.5V

发表于 2019-10-19 10:45

本帖最后由 zyj9490 于 2019-10-19 10:57 编辑

244141084 发表于 2019-10-19 10:02
这位大神，你说的太高级了，有点不太理解，现在项目要求要用stm32f4，我就想直接用两路dac直接输出，有没 ...

合成的信号，2SIN(WT+Q/2)*COS(Q/2),14位的DAC,12位的正弦波数据，二路信号在数字哉相加，只要一路DAC滤波器隔直输出就能成功，当相位是0时，幅度为2，当相位是180时，0，相位与幅度单调区间为【0，180】（不考量信号的相位转向）。就可以改变幅度了。输出DAC时，要考量负数的时，还是要加一个常量值，使DAC数值不要出现负，最后隔直，变成常规的正弦信号。

发表于 2019-10-19 11:00

zyj9490 发表于 2019-10-19 10:45
合成的信号，2SIN(WT+Q/2)*COS(Q/2),14位的DAC,12位的正弦波数据，二路信号在数字哉相加，只要一路DAC滤波 ...

看见数学公式就晕了，我是不是不该干这个，要不要转行啊

发表于 2019-10-19 11:11

244141084 发表于 2019-10-19 11:00
看见数学公式就晕了，我是不是不该干这个，要不要转行啊

进IT行业，搞技术的，对数学要求是挺高的。

发表于 2019-10-19 21:13

dac可以调节幅值啊

登录 · 发表于 2019-10-20 07:53

幅度调节也可以这样，精度不知道。一个PWM产生50Hz正弦波，另一个PWM对50Hz进行幅度控制。

发表于 2019-10-20 08:00

现在的很多MCU都支持16bit的PWM，输出正弦波的失真已经很小了。
无非是幅度调整，靠SPWM产生幅度可调，范围不可能达到12bit的，否则失真太大。
可以一路产生SPWM，一路PWM调整幅度，兼顾失真和幅度调节精度。

发表于 2019-10-20 10:36

本帖最后由 tianxj01 于 2019-10-20 10:39 编辑

yuanzhoulu 发表于 2019-10-20 07:53
幅度调节也可以这样，精度不知道。一个PWM产生50Hz正弦波，另一个PWM对50Hz进行幅度控制。

...

这样也是可行的，当MOS管寄生参数足够小，比如用BS138，在4.5V栅极驱动电压条件下，0.2A电流导通电阻1欧姆（TYPE），且呈现稳定的电阻性，PWM再次衰减公式里面代入串联电阻就成，关键是可以设置更大的串联电阻，让信号源内阻远高于导通电阻，则误差可以忽略，稳定性取决于导通电阻变化，和室温有关，100℃变化内阻变化大概1倍，而当信号源内阻远高于导通电阻时，0-45℃导通电阻变化率就1/2导通电阻，把这个折合到幅度计算精度要求即可。意味着在12bit精度4096条件下，采用4K串联电阻就满足精度要求。只是这样做，斩波频率又变成3.9KHz，给后面滤波还是增加了困难，所以选择起来，还是用62.5KHzPWM 加12位时间分辨率的第2 sin表格，移相做软硬件要求可能最低。

[电路/定理] 新人求解，如何得到一个50hz振幅可调的正弦波，非DAC

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