一、STM32 12位AD DA線性度測試

配置STM32 DA為12bit輸出，AD為12bit檢測，測試AD和DA的線性度與誤差。DAC從0到2.49V步進(jìn)1mV。Error=DAC 為標(biāo)準(zhǔn)值減去 ADC的測量值。

板子的Vref=2.5V，ADC和DAC的極限為2.5V，測試時(shí)直接用杜邦線連接對應(yīng)的IO端口。12bitADC和DAC的檔位只有4095.電源模塊的檔位600/0.1=6000檔。

按12bit計(jì)算：DAC的分辨率=2.5/(212-1)= 0.61050061050061050061050061050061mV?0.611mV.

Error=0.0005mV，折算到高壓電源的6000檔位，誤差引起的檔位調(diào)節(jié)量=0.0005*6000=3檔，即SM32板載DA達(dá)不到要求，因此需要外掛DA。

圖1和圖2是STM32F407AD和DA線性度測試結(jié)果[matlab]。

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖1? 線性度

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖2? 誤差

二、程控高壓電源參數(shù)計(jì)算

1、需求：DA 0-3.3V 控制0-600V 步進(jìn)0.1V，即步進(jìn)100mV。

2、參數(shù)計(jì)算：

（1）DA控制誤差

電壓檔位：600/0.1=6000檔。

DA位數(shù)：213=8192，至少需要13位精度。例如MAX535.

設(shè)基準(zhǔn)電壓3.3V

DA分辨率：3.3/8191 V= 0.4028812110853376mV=0.403mV,

數(shù)據(jù)修約誤差=0.0012mV, 高壓直流電源電壓放大倍數(shù)為600/3.3，最后的修約誤差傳遞到高壓電源的輸出誤差電壓=0.0012mV*600/3.3=0.218mV。

因此，DA由控制字產(chǎn)生的數(shù)據(jù)修約傳遞到高壓直流電源誤差為0.218mV滿足控制需求。

（2）DA線性噪聲誤差

若按圖2的線性關(guān)系計(jì)算MAX535：

線性度擬合： Err=0.008409*DAC-0.001554，3.3V時(shí)最大的線性誤差=0.0262V。

線性誤差傳遞到高壓直流電源的誤差電壓為0.0262V*600/3.3=4.76V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.1V可調(diào)的步進(jìn)要求。

三、ADC與DAC閉環(huán)

由于ADC本身存在測量誤差，例如，ADC的測量誤差按照3.3V時(shí)計(jì)算最大26.2mV,若以高壓電源Vref反饋回來的電壓值作為實(shí)際輸出的電壓真值，ADC測不準(zhǔn)電壓達(dá)到4.76V.因此，若需要閉環(huán)控制，可能還需要外擴(kuò)更高位數(shù)的ADC，要求通道數(shù)1個(gè)，電壓測量幅度大于3.3V，低速即可。

四、討論

1：DA輸出值越高，AD檢測誤差越大。

2：由于沒有高精度電壓表，采用板子的ADC直接測試DAC輸出，不清楚AD還是DA誤差占總誤差的比例大。

3：圖2可以看出來噪聲干擾還是以周期低頻干擾為主，可以考慮到電容濾波處理。

4：如果進(jìn)一步控制DA的噪聲，則可能將高壓直流電源步進(jìn)控制在0.1V.根據(jù)上邊分析，最大線性誤差0.0262V即26.2mV，若將DAC噪聲控制在2mV，則最大誤差降為0.36V.若DAC輸出精度夠高，就不需要ADC采樣后進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。

5：抽時(shí)間規(guī)劃一下13bitDAC MAX535的硬件設(shè)計(jì)。

五、ADC 采樣規(guī)則

取得到的100個(gè)轉(zhuǎn)換值的中間20個(gè)的平均值作為結(jié)果，連續(xù)取20次這樣的平均值，再求平均值作為最后的結(jié)果。也就是雖然沒有硬件電容濾波，但是我做了軟件濾波處理。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的DA模拟量控制外接600V高压直流源-设计分析的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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