当前位置:首页 > 单片机 > 单片机
[导读]为工业场合开发的设备通常情况下都会具有4-20mA输出接口,在以往没有DAC模块的单片机系统,需要外加一主片DAC实现模拟量的控制,或者采用PWM来摸拟DA,但也带来温漂和长期稳定性问题。在以STM32为中心的设备中,使用它自带的DAC即可非常方便的实现4-20mA的输出接口,具有精度高、稳定性好、漂移小以及编程方便等特点。

 为工业场合开发的设备通常情况下都会具有4-20mA输出接口,在以往没有DAC模块的单片机系统,需要外加一主片DAC实现模拟量的控制,或者采用PWM来摸拟DA,但也带来温漂和长期稳定性问题。在以STM32为中心的设备中,使用它自带的DAC即可非常方便的实现4-20mA的输出接口,具有精度高、稳定性好、漂移小以及编程方便等特点。

在STM32单片机系统中,100脚以下没有外接出VREF引脚,但这样使得DAC的参考端和VCC共用,带来较大误码差,为解决这一问题,可以使用廉价的TL431来解决供电问题,TL431典型温漂为30ppm,所以在一般应用中已非常足够。选用两只低温漂电阻,调整输出使TL431的输出电压在3V-3.6V之间,它的并联稳压电流可达到30mA,正好能满足一般STM32核心的功耗需求。

利用TL431解决了供电问题,余下的就是4-20mA的转换电路,如下图:

上图即为非常精确的转换电路,OPA333是一颗非常优异的单电源轨至轨运算放大器,其工作电压为2.7-5.5V,其失调电压仅为10uV,实测最低输出为30uV,最高输出可达VCC-30uV。电路组成压控恒流源,其关键在于OPA333这颗芯片的优异性能,使得以上电路获得了极高的精度和稳定性。DACOUT来自于STM32的DAC1或者DAC2输出,由C25进行数字噪场滤波之后进入运算,进行1:1缓冲,后经过Q2进行电流放大,在R7上形成检测电压,C17进行去抖动处理。4-20mA信号由AN_OUT+/AN_OUT-之间输出。

上图中,负载中的电流在R7上形成压降,经运放反馈后得到Vdacout=Vr7=I*R7,所以:I=Vdacout/R7,当Vdacout在400mV到2000mV之间变化时,可得到4-20mA的输出。改变R7的大小,便可改变DACOUT的需求范围。电路中,R2的基射极之间将有0.7V左右的偏压,所以Vb[MAX]=2V+0.7V=2.7V,这正好在OPA333的输出范围之内。电路中R14做为输出端的限流电流,使得输出端的最大输出电流Imax=Vcc/(R7+R14),若Vcc取6V,则Imax=6V/200 O=30mA,若没有R14,则最大电流可能有60mA,这时R7上的耗散功率为0.06*0.06*100=0.36W,若选用0805贴片电阻,将导致R7烧坏,或者由于温度升高太严重导致R7阻值变化太大输出引起较大偏差。加入R14之后,R7上的最大耗散功率为:0.03*0.03*100=0.09W,此时在正常的范围之内。

电路中R14不可省去,C17不可省去,由于外负载可能的微小干扰或波动将导致OPA333组成的深度负反馈电路形成振荡,使输出电流波动,加入C17能抑制这种波动,使输出更稳定,但是C17的值不宜过大。

使用STM32编程应注意,其内部不应当开DAC缓冲,因以上电路已经为一个高输入阻抗的缓冲电路。由STM32内部缓冲电路将损失掉输出线性度。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

8位单片机在嵌入式设计领域已经成为半个多世纪以来的主流选择。尽管嵌入式系统市场日益复杂,8位单片机依然不断发展,积极应对新的挑战和系统需求。如今,Microchip推出的8位PIC®和AVR®单片机系列,配备了先进的独立...

关键字: 单片机 嵌入式 CPU

在嵌入式系统开发中,程序烧录是连接软件设计与硬件实现的关键环节。当前主流的单片机烧录技术已形成ICP(在电路编程)、ISP(在系统编程)、IAP(在应用编程)三大技术体系,分别对应开发调试、量产烧录、远程升级等不同场景。...

关键字: 单片机 ISP ICP IAP 嵌入式系统开发

在嵌入式系统开发中,看门狗(Watchdog Timer, WDT)是保障系统可靠性的核心组件,其初始化时机的选择直接影响系统抗干扰能力和稳定性。本文从硬件架构、软件流程、安全规范三个维度,系统分析看门狗初始化的最佳实践...

关键字: 单片机 看门狗 嵌入式系统

本文中,小编将对单片机予以介绍,如果你想对它的详细情况有所认识,或者想要增进对它的了解程度,不妨请看以下内容哦。

关键字: 单片机 开发板 Keil

随着单片机系统越来越广泛地应用于消费类电子、医疗、工业自动化、智能化仪器仪表、航空航天等各领域,单片机系统面临着电磁干扰(EMI)日益严重的威胁。电磁兼容性(EMC)包含系统的发射和敏感度两方面的问题。

关键字: 单片机 电磁兼容

以下内容中,小编将对单片机的相关内容进行着重介绍和阐述,希望本文能帮您增进对单片机的了解,和小编一起来看看吧。

关键字: 单片机 复位电路

在这篇文章中,小编将为大家带来单片机的相关报道。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。

关键字: 单片机 异常复位

今天,小编将在这篇文章中为大家带来单片机的有关报道,通过阅读这篇文章,大家可以对它具备清晰的认识,主要内容如下。

关键字: 单片机 仿真器

单片机将是下述内容的主要介绍对象,通过这篇文章,小编希望大家可以对它的相关情况以及信息有所认识和了解,详细内容如下。

关键字: 单片机 中断 boot

一直以来,单片机都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在,小编将为大家带来单片机的相关介绍,详细内容请看下文。

关键字: 单片机 数字信号 模拟信号
关闭