PWM波转DC直流之二阶RC低通滤波器设计

1.原理及用途

(1)原理直接引用*原子STM32讲解PWM转DAC的篇章*

(2)当MCU中DAC功能不够用时，而还要输出可控的DC电平，这时可以使用这种模式来达到目的；另外一些由PWM控制的负载器件，比如比例阀、电机，要测试这些负载流过的等效电流，也可以使用这种方法

2.需求分析

我们这里使用二阶RC低通滤波来达到检流电阻的PWM波等效DC直流电平的功能；

电路示意图如下,这里的PWM不是MCU直接输出的，而是经过推挽放大电路处理过的信号

R11/R12 、C3/C4组成二阶RC滤波；这里R11=R12、C3=C4

3.数学计算

假如我们要求经过滤波后结果达到检测电流±1mA，则1个位的精度达到1.5/2048=0.0007324V，采样电阻电平范围0-1.5V

假设被滤波的信号电压范围0-1.5V,那么一次谐波的最大值1.5*2/π=0.95496,那么电路要至少提供-20log(0.95496/0.0007324V)=-63dB衰减

这里使用的PWM是F=20KHz

如果是一阶RC滤波，那截止频率Fs的计算由-10*log[1+(F/Fs)^2]=-63dB，得Fs=14Hz

如果是二阶RC滤波，那截止频率Fs的计算由-20*log[1+(F/Fs)^2]=-63dB，得Fs=532Hz

参数RC选择：

这里使用二阶低通滤波器，Fs=1/2πRC，得R=1KΩ,C=300nF（这里是由设计者选取），(R11=R12=R,C3=C4=C),这个RC乘积是个定值，至于R C选择组合，可根据实际应用来确定，但是有一个思路：R或C不能太小，比如R取很大时，C必然取小，这时由于电路的寄生效应，导致最后的等效电容增大比例很多，会影响滤波效果，这样就不行了；反过来选取R一样

一阶二阶对比，除了电路上不同；计算的截止频率差别也是很大

二阶衰减比一阶严重一点、但是二阶延迟较小，而且一阶纹波大

4.电路仿真及波形数据-二阶滤波器

因为实际负载工作电流范围：0-1A，故而电流电阻上的电压范围0-1.5V

参数说明：这里使用Cadence OrCAD电路仿真功能

V1是输出最小电平

V2是输出最大电平，实际在V1-V2之间选择来试验

TD是PWM波延迟时间

TR是边沿上升时间

TF是边沿下降时间

PW占空比

PER周期

由图可知绿色波形在t=3-4ms时达到稳定，最大有3-4ms的延迟（按照100%计算）

实际的RC参数确定，要根据输出的延迟时间、纹波大小来综合考量；当然这个只是仿真，到实际硬件电路中，你会发现还要有更改

仿真波形中，你会发现滤波后的波形会有衰减，这个要进行补偿

5.硬件实验波形及数据

最后选定参数R=1kΩ、C=220nF 实际硬件测得的波形如下：

仿真结果如下：

对比波形，仿真和实际硬件测试基本上一致

PWM波转DC直流之二阶RC低通滤波器设计相关推荐

一阶RC和二阶RC低通滤波器
一阶RC和二阶RC低通滤波器 RC电路原理推导一阶RC低通滤波电路二阶RC低通滤波电路 RC电路原理推导因为最近有做一些RC滤波电路的东西,这部分内容都是在大学本科的时候学习的,很多东西也记得不 ...
比较器应用三：占空比可调的PWM波
本文章产生占空比可调的PWM波主要原理是直流波和三角波通过比较器比较,从而比较器输出端输出PWM波,通过图1来说明. 假设三角波接入比较器的负输入端,直流波接入比较器的正输入端,即当直流波大于三角波时 ...
RC低通滤波器截止频率公式推导
一阶RC低通滤波器一阶RC滤波器如图所示,电阻RRR串联电容CCC,输入电压记为UiU_iUi,输出电压记为UoU_oUo,电容容抗记为Xc=1jωcX_c=\frac{1}{j\omega c ...
PWM通过RC低通滤波器模拟DAC
当我们电路需要DAC而单片机并没有DAC外设时,则可采用PWM通过RC低通滤波器来模拟实现DAC功能. RC低通滤波器当采用低通滤波器模拟DAC时,PWM频率应远大于RC低通滤波电路的截止频率fc= ...
arduino利用三种方法产生pwm波使用l298n驱动12v小车电机（附电路连接图和pwm详解）
前段时间参加硕士复试,有一道题是pwm是什么,如何产生pwm,录取成功后接下来在这里写一下吧! 1.脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法,由于计算机不能输出模拟电压,只能输出0 ...
pwm波如何控制电机代码_PWM波控制720电机
详细方案四:pwm与720电机控制电机硬件分析什么是电机? 电机(俗称"马达")是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置.它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各 ...
STM8学习笔记---定时器输出7路PWM波
STM8S003F3P6单片机共有三个定时器定时器1.定时器2.定时器4.其中定时器1为16位高级定时器,定时器2为16位通用定时器,定时器4为8位基本定时器.定时器1和定时器2可以输出PWM波.其中 ...
电池SOC仿真系列-基于遗忘因子的最小二乘法电池参数辨识（二阶RC）
基于遗忘因子的最小二乘法电池参数辨识最小二乘法是系统辨识中最常用的一种估算方法.为了克服最小二乘法存在"数据饱和"的问题,我们通常采用含有遗忘因子的递推最小二乘法(Forge ...
stm32+定时器PWM波+电机驱动+直流电机
利用stm32单片机控制直流电机. 硬件部分:stm32f103c8t6.TB6612电机驱动模块.直流减速电机首先搞明白原理.例如一个12v的直流电机,在其两端接上12v的电压,电机会满额转动,转 ...
张飞硬件开发视频第五部电路详细讲解，纯硬件也可以做PWM波
学习了张飞老师的硬件开发视频,把这一部的电路拿出来写一下. 项目的目的我就不写了,主要写一下硬件电路.分析一下这一个电路是怎么样工作的. 首先是电源部分,左边是用了一个三极管和一个稳压管搭建的稳压电源 ...

PWM波转DC直流之二阶RC低通滤波器设计

PWM波转DC直流之二阶RC低通滤波器设计相关推荐

最新文章

热门文章