干货分享！单片机0~10V输出威廉希尔官方网站 的实现

前言

又到了威廉希尔官方网站 小课堂的时间，也是最近项目遇到的需求，想着正好做个威廉希尔官方网站 记录总结。

当然本文的威廉希尔官方网站 以前我也不是全部用过，但是既然写了，那么我肯定给他画个实际的板子，每个都测试一遍。

本次的威廉希尔官方网站 小课堂主要内容就是：使用单片机如何实现 0 ~ 10V 的信号输出。

更新说明：文中威廉希尔官方网站 我已经全部测试过了，都是可行的。

我是矜辰所致，全网同名，尽量用心写好每一系列文章，不浮夸，不将就，认真对待学知识的我们，矜辰所致，金石为开！

一、MCU 的 DAC

第一种方式，利用单片机自带的DAC模块，现在很多的单片机都自带了 DAC 模块，我们可以直接使用 DAC 模块的输出进行实现。

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。

放大威廉希尔官方网站 当然是使用运放实现，在我的文章里面有总结过运放的常用威廉希尔官方网站 ，这个后面有机会分析给发烧友的小伙伴。

这里我们用到的是同相比例运放威廉希尔官方网站 ，如下图：

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。

本文是威廉希尔官方网站 总结记录，至于威廉希尔官方网站 的效果，我需要看一看是否需要后续补充到文中，因为除了专用芯片，这种用 单电源供电的 普通运放 搭建的威廉希尔官方网站 多少会存在一些问题，最典型的一个问题就是能否输出 0 V。

更新测试效果，第一种使用 DAC 直接放大3倍，感觉直接看起来还是挺满意的，直接上测试图：

上面我通过自己手动设置 DAC 的值，输出的不同状态效果。

二、PWM 加滤波威廉希尔官方网站

第二种方式，使用 PWM 加滤波威廉希尔官方网站 。

2.1 PWM 输出 DAC

如何让 PWM 波形变成模拟量输出，那就是加上滤波威廉希尔官方网站 ，经过一个滤波威廉希尔官方网站 ，可以使得PWM变成DAC输出。如下图：

对于具体的 滤波器的基础分析，我应该会单独写一篇文章来说明，这里我们只是提一下，知道使用 RC 滤波器可以使得 PWM 输出变成模拟电压。

上图只使用一个 RC 的滤波威廉希尔官方网站 称为一阶滤波威廉希尔官方网站 。

为了使得输出更加平滑，我们会使用二阶甚至多阶滤波威廉希尔官方网站 。

为了使得带载能力更强，我们会使用后面接电压跟随器等运放威廉希尔官方网站 。

2.2 PWM 接滤波器的RC值选择说明

对于 RC 滤波器的 RC值选择，是新手难以理解处理的一个点，这也是滤波器设计的重点之一。

我们都知道，RC低通滤波威廉希尔官方网站 的截止频率：

fc=1/2πRC

这个公式非常重要，了解 RC 滤波器必须牢记的公式，截止频率公式。

截止频率实际上是输入信号幅度降低 3dB 的频率。截止频率也称为 -3 dB频率

简单几点说明（当然，如果要具体算式分析，可自行网上搜索，博主还没有写过 RC 滤波器的文章 = =！）：

• R 越小，输出损耗越大
• R 越大，噪声纹波越大
• C 越小（比如到达 pf 级别后），越容易被寄生电容影响
• C 越大（比如比较大的 uf 级别后），因为电容越大，普通情况下就只能使用电解电容，但是电解电容的高频特性很差，在 RC 滤波器中尽量不要使用电解电容。

说来说去，这不是这也不行那也不行？= =！实际上就是这样，这种低成本的威廉希尔官方网站 没有完美的，我们总做的就是一个权衡，在有限的成本规定范围内，设计出一个满足需要的威廉希尔官方网站 。

对于本文我们的 PWM 而言，其本质上是一种高频脉冲信号，其中的高频分量会被低通滤波器滤掉，只有低频分量才能通过滤波器，形成模拟信号输出。我们要保证 PWM 的频率 远大于 RC 低通滤波器的截止频率，至少在 10 倍以上甚至数十倍，因为越往上的频率信号，滤波的效果越来越好。

很遗憾在给 PWM 信号做滤波的时候并没有一个完美的固定值范围告诉大家，一般来说 ，保持电阻在 K 级别，数百欧姆到 K级别都可以，然后电容 nf 级别，nf 到 1uf，当然这只是普通情况，还是具体情况具体分析。

涉及到的细节需要经过很多的分析，但是大家放心，在一般使用中，即便你不知道如何选择，根据网上你能找到的参考 “经验值” ，你也可以完成威廉希尔官方网站 的设计。

重要的是在你按照经验值设计完威廉希尔官方网站 发现问题了以后知道如何去查找问题，如何去调整参数，这是硬件设计的关键所在。

2.3 0~ 3.3V PWM 输出 0 ~10V

方案一：RC 滤波器

上面简单的说明了一下，那么上一下我们本次测试的威廉希尔官方网站 ：

图中的阻容大家可以根据自己的需求修改。

测试：

在上文我们说过，我们可以算出 RC低通滤波器的截止频率，我们要保证 PWM 的频率 远大于 RC 低通滤波器的截止频率。

如果 PWM 的频率比较低会怎样，比如，我 PWM 周期为 1HZ，然后占空比设置为50% ，直接给大家看一个图：

进一步的修改一下，把 PWM 的频率稍微修改一下，对于我测试的其实也就是 定时器的频率，如下：

根据公式：

Tout = （（arr+1）*（psc+1））/Tclk ; // 32MHz 主频

定时器周期为 1 ms， 其实也就表示频率为 1KHz，为了方便表示占空比 0~ 100 对应，上面的 arr 改成了100， 实际上也是 1KHz 左右，再来看看效果：

实际上我测试的时候没有特意的去调整阻容的值，就直观上看起来效果还是可以的（上图的毛刺多是因为示波器 GND 的线夹得太远了）。

方案二：三极管

三极管的方案是参考 B 站 Eric文老师 视频中的威廉希尔官方网站 ，因为某些原因，不放链接，大家可以自行搜索，这里也当做借鉴分享给大家！

有一个问题，偏置电压老师讲的图上好像是 11V ，这个并不好满足，我使用一个 12 V 串联一个 二极管测试一下：

因为上图为借鉴，仅供参考！

如果要保证输出不超过 10V ，那么偏置电压最好也选择 10V ，去掉上面的 D3 比较合适，因为这样最高接近 12V 输出了。

三、专用转换芯片

前面的两种方式成本相对都比较低，和电平转换威廉希尔官方网站 一样，0 ~10V 输出也有专门的转换芯片。

但实际上我没用过，但是既然都要测试了，那也不能落下，那么一下子也不知道什么芯片好，只能去网上搜索（虽然按我的理解是度娘搜索的芯片只能说广告做得多，并不见得好），但是也没有其他办法，于是乎经过一通搜索， 那就是这款芯片了：GP8101 。

看了一下介绍，这个芯片有一个系列，不仅有 PWM 输入的，还有 I2C 结口的：

这里就不贴太多说明了，大家自行可以搜索，本文也就把他当做一种方案，我们直接根据推荐威廉希尔官方网站 设计威廉希尔官方网站 图即可：

测试其实和上面一样，设置不同的占空比，看示波器，结果还是很好的。

结语

本文列出了使用单片机如何实现 0 ~ 10V 输出威廉希尔官方网站 的不同方案。

要说最稳定省心的，肯定是使用专用芯片，如果确实对成本敏感，那就得结合实际需求考虑了。对于使用 带 DAC 芯片的小伙伴来说，我感觉 DAC 直接加个运放的威廉希尔官方网站 也是很稳定可靠的。

好了，本文就到这里，谢谢大家！

文章转自：矜辰所致