单片机如何生成高精度电压信号？

　在对某型发射装置进行检测时．需要提供三组以11.50伏为基准的精确直流电压信号。为配合测试流程，这三组信号需要在不同的时段取18个不同的直流电压值，幅度分布在9.33-12.13伏范围之内。原有的测试仪采用22个精密电阻组成的分压器，配合波段开关选择来产生这18种不同的精确直流电压信号。这种设计方法价格昂贵，并且不能实现自动化检测，需要通过手工拨动波段开关来实现测试步骤的转换。为了实现对发射装置的自动测试。采用微机技术设计了新型的检测仪。新的检查仪以CPU模块为核心，通过程序控制D/A转换器来产生这三组精确直流电压信号，简化了设计，降低了成本，实现了测试步骤的自动切换。但是在检测仪的使用过程中发现经常出现重测合格 （RTOK）现象，即检测仪测定某件装备不合格，但是更换仪器或重新开机后再对该装备进行测试时结果良好．这种状况严重影响装备单位的使用和维护。后经分析．认为主要是检测仪中产生这三组精确信号的模拟 电路存在工作点漂移问题，精度不高。电压输出不稳定，从而导致测试状态不正确。为了解决这个问题，本文基于C8051F410 单片机。采用PWM调制技术和负反馈测量技术设计了～种新的精确信号模拟电路，有效抑制了工作点漂移问题提高了模拟电路输出精度．解决了装备维护使用工作中存在的实际问题。
　　1 电路结构及原理
　　电路设计采用了闭环控制结构，如图l所示。电路以C8051F410单片机为核心．通过程序设定需要输出电压的初始参数，控制单片机内部的可编程计数器阵列（PCA）产生适当占空比的PWM波形，经二级信号放大电路和推挽式输出电路放大后得到精确直流电压信号。为了抑制-亡作点漂移并保证足够的输出精度，将输出信号经分压后引回至C8051F410单片机，利用单片机内部的数/模转换器测量该电压，并与初始设定参数相比较．通过程序调节PWM波形的占空比．从而得到具有高可靠性和较高精度的直流电压输出信号。

　　图1电路结构框图
　　本电路的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口，在不改变PWM方渡周期的前提下．通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄存器来调整PWM的占空比，从而得到所需要的电压信号。本电路所要求的单片机必须具有ADC端口和PWM端口这两个必需条件，ADC的位数要求尽鼍高，单片机的工作速度要求尽量快。在调整输出电压前，单片机先快速读取输出电压的大小．然后把设定的输出电压与实际读取到的输出电压进行比较，若实际电压值偏小，则向增加输出电压的方向调整PWM的占空比：若实际电压偏大，则向减小输出电压的方向调整PWM的占空比。经选型发现，C8051F410单片机处理器最高运行时钟可达 50MHz：具有6个PCM模块．可实现PWM输出；具有1个12位ADC模块，满足电压测量精度要求。