數(shù)字信號處理器中D/A功能的實(shí)現(xiàn)

時(shí)間：2023-05-01 11:35:46 電子通信論文我要投稿

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摘要：通過對脈寬調(diào)制（PWM）信號進(jìn)行濾波處理，在TMS320F2407A型DSP中實(shí)現(xiàn)了D/A功能的擴(kuò)展。同時(shí)詳細(xì)分析了數(shù)字PWM的量化誤差和D/A轉(zhuǎn)換所能達(dá)到的精度。最后結(jié)合仿真和實(shí)驗(yàn)說明該方法的可行性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理器；脈寬調(diào)制；數(shù)模轉(zhuǎn)換

引言

TMS320F2407A是一款高速，高性能，低成本的微處理器，其內(nèi)部集成了眾多數(shù)控系統(tǒng)所需的外擴(kuò)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)SPI，SCI，PWM，A/D等功能。其內(nèi)部的兩個(gè)事件管理器模塊EVA和EVB，各包含了兩個(gè)16位通用定時(shí)器及8個(gè)16位的脈寬調(diào)制（PWM）通道，可應(yīng)用于電機(jī)控制及其他逆變器控制領(lǐng)域。美中不足的是，該系列DSP內(nèi)部沒有D/A功能，該功能通常須外接數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)，這不僅增加了系統(tǒng)的成本，也使系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜化。本文提出了一種使用F2407A內(nèi)部的PWM信號，經(jīng)濾波處理后實(shí)現(xiàn)D/A功能的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其轉(zhuǎn)換精度可以達(dá)到10位以上專用D/A芯片的精度，且該方法設(shè)計(jì)簡單，有較好的實(shí)用價(jià)值。

2 D/A實(shí)現(xiàn)原理

在F2407A型DSP中，通過軟件編程可以很方便地對PWM信號實(shí)現(xiàn)周期和占空比的控制。PWM信號是一組幅值為3.3V的方波，可以通過傅里葉變換，使其分成直流和交流兩部分，如圖1所示，其中ud（t）是輸出的PWM信號，Uo是PWM信號中的直流成分，ua(t)是信號中的交流成分。

將ud(t)用傅里葉級數(shù)表示，即

其中：

式中：f，T分別是PWM信號頻率和周期。

設(shè)PWM波形具有偶函數(shù)特性，即ud(t)=ud(－t)，則式（1）中an=0，

bn=3.3/nπ{sin(nπD)－sin[2nπ(1-D/2)]} （5）

式中：n=1，2，3……；

D是PWM的占空比。

則直流電壓為

Uo=3.3D(V) （6）

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