D/A转换器设计

　　摘要：介绍隔离型高D/A转换器的设计方法：由单片机89C52产生PWM,经过光电隔离和一个双RC电路，将数字信号转换为直流电压信号，再经过电压/电流转换电路，输出0~20mA电流信号；通过软件校正，达到高。

　　本文介绍的电路可作为0~20mA的恒流源输出，所以实用性非常地广泛，可进行长距离信号传输，或者为各种仪器仪表输出标准电流。

　　1 电路原理

　　该电路通过扩展键盘/显示器可任意设置输出电流值（0.00~20.00mA），达到±0.1%;通过串行口，采用PC机控制输出电流的大小，并且可以在PC机上同步显示输出的电流值。电路原理如图1所示。

　　（1）脉宽调制波（PWM）的产生

　　启动单片机的定时器T0和T1,设定时器T0和T1工作于16位定时器方式，利用中断实现PWM输出（设定1个脉冲对应0.01mA）。

　　定时器T0中预置数据--PWM的脉宽数据的补码。

　　定时器T1中预置数据--PWM的周期数据的补码。

　　中断子程序如下：

　　TT0:CLR TR0

　　CLR P3.4

　　MOV TL0,#DATA_L ;输入数据低八位

　　MOV TH0,#DATA_H ;输入数据高八位

　　RETI

　　TT1:CLR TR1

　　SETB P3.4

　　MOV TL1,PWM_TL

　　MOV TH1,PWM_TH;置周期

　　SETB TR1

　　SETB TR0

　　RET1

　　采用定时器定时和定时器中断服务子程序共同完成脉宽制波的产生。

　　（2）电压/电流转换电路

　　如图1所示，在a点处得到0~5V的直流电压，作为运放的正向输入信号。图1中的运放构成一个跟随器，NPN型三极管G1、G2构成电流放大器。本电路要求R10是精密电阻，则流过R10的电流大小与Ua点的电压成正比。

　　（3）光电隔离及RC电路

　　采用光电耦合器U4,使MCU电路与输出相隔离。欲使输出电流较高的，一般应采用开关速度较快的光电隔离器。在光电隔离后，对PWM信号采用双RC电路（R5,R6及C7,C8）来获取直流电压分量。

　　（4）微机通信

　　本系统中设计了ICL232串口芯片，完成TTL电平与串口电平之间的转换，这样单片机与PC机就可以进行双向通信了。单片机采用定时器T2作波特率发生器，波特率设为2 400 bps,串行口工作方式设为方式1.

　　2 测量结果

　　经过实测得到表1所示测量数据。

　　表1 未校正前电流输出测量值   单位：mA

　　校正之后，达到±0.1%.

　　4 结论

　　本电路的硬件部分采用通用器件，简单的结构，低廉的成本；充分利用了89C52的定时器资源，使用了定时器T0、T1、T2.89C52的其它端口和引脚都没有被占用，该电路就能很容易地移植到其它控制系统和测量系统中；软件采用对输出电流进行校正的方法，使得达到±0.1%;还具有串行接口，组网控制也变的方便；因此，本电路具有光电隔离、强大的通用性、高、低成本的特点，且有较高的实用价值。