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【干货】单片机实现 0~10V 输出电路的几种方案

来源:中芯巨能:提供选型指导+现货供应+技术支持| 发布日期:2024-03-10 14:00:02 浏览量:

实现0~10V输出电路通常用于控制各种设备,如驱动电机、调节阀门、控制灯光等。以下是几种常见的单片机实现0~10V输出电路的方案:

1.数字到模拟转换器(DAC):使用DAC芯片是最常见且最准确的方法之一。DAC芯片将数字信号转换为模拟电压输出。单片机通过SPI、I2C等通信协议与DAC芯片通信,发送数字信号,DAC芯片则输出对应的模拟电压。可以选择8位、10位、12位或更高分辨率的DAC芯片,以满足精度和成本的需求。

比如我们最常见的单片机供电系统为:0 ~ 3.3V。那么我们就可以将 0 ~ 3.3 V 放大 3倍,实现 0~ 10V 的输出。这里我们用到的是同相比例运放电路,如下图:

数字到模拟转换器

DAC1 为单片机的 DAC 输出,0 ~ 3.3V ,放大 3 倍。

R2 选择 3.3K 还是因为运放的对称性,选择与 R4 和 R3 并联电阻相等的阻值。

2.脉宽调制(PWM)+滤波电路使用单片机的PWM输出,通过控制占空比来模拟电压值。然后将PWM信号通过低通滤波电路滤波,以获得稳定的模拟电压输出。这种方法成本低廉,但精度较低,输出电压的精度和稳定性受到PWM分辨率和滤波电路的影响。

3.R-2R网络R-2R网络是一种数字-模拟转换电路,由一系列电阻构成,能够将数字输入转换为模拟电压输出。单片机通过控制IO口输出不同的电平(0或VCC),从而生成对应的电压。R-2R网络的优点是简单、成本低廉,但精度可能不如DAC芯片高。

4.RC积分电路使用RC积分电路将单片机的数字输出信号转换为模拟电压。通过改变RC电路的时间常数,可以调节输出电压的范围和精度。这种方法简单且成本低廉,但通常精度不高,受到温度和电路参数的影响较大。

5.操作放大器(Op-Amp)反馈电路使用操作放大器构建反馈电路,将单片机的数字输出转换为模拟电压输出。可以采用反相放大器或非反相放大器电路,通过调节反馈电阻和输入电压来实现0~10V的输出。这种方法精度高,但电路复杂度和成本较高。

6.数字电位器使用数字电位器作为电压输出设备。单片机通过I2C或SPI等通信协议控制数字电位器的阻值,从而调节输出电压。这种方法简单且易于实现,但通常精度不如DAC芯片高。

7.集成式模拟输出单元一些单片机具有集成的模拟输出单元,可以直接生成模拟电压输出。通过配置寄存器或使用特定的API,可以实现0~10V的输出。这种方法简单方便,但受限于单片机型号和性能。

以上是一些常见的单片机实现0~10V输出电路的方案。选择合适的方案应根据应用要求、成本、精度和系统复杂度等因素综合考虑。

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