單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路，包括：單片機(jī)，單片機(jī)具有可編程計(jì)數(shù)器陣列；二極管，二極管的負(fù)極與所述單片機(jī)的一引腳連接；三極管，三極管的基極與單片機(jī)的另一引腳連接，所述三極管的發(fā)射極接地；電阻，電阻串接于二極管的正極和三極管的集電極；并聯(lián)型穩(wěn)壓器，并聯(lián)型穩(wěn)壓器的正極與三極管的發(fā)射極連接，正極與三極管的集電極連接；二階有源濾波器，二階有源濾波器的輸入端與并聯(lián)型穩(wěn)壓器的負(fù)極連接。本發(fā)明的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路通過采用二階有源濾波器提高了電路的負(fù)載能力且濾波效果好，且結(jié)合具有可編程計(jì)數(shù)器陣列的單片機(jī)和該二階有源濾波器，使輸出精度大幅提高并且控制簡單。
【專利說明】單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子電路和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)是經(jīng)常需要同時(shí)使用的，如果一定要選用內(nèi)置數(shù)模轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，則單片機(jī)選型將變得相對復(fù)雜。即使有相應(yīng)的偏門型號(hào)，或許因?yàn)槭褂玫娜瞬⒉欢?，而使成本較高并且交期也不能穩(wěn)定。
[0003]另一種辦法是使用片外專用數(shù)模轉(zhuǎn)換器集成電路，這種數(shù)模轉(zhuǎn)換器通常帶有并行接口或串行接口如I2C，SPI等等，這樣做不僅會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性(增加1/0，硬件接口或軟件模擬)，也會(huì)增加總成本。
[0004]另一種最常用最簡單的方法是應(yīng)用單片機(jī)I/O 口的脈沖寬度調(diào)制(PWM)輸出(或者通過定時(shí)器和軟件一起來實(shí)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制輸出)，外接一個(gè)電阻電容形成無源濾波電路就可以實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0005]這種電路雖然簡單，但不足之處在于:輸出精度差，誤差大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可提高輸出精度并且控制簡單的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路。
[0007]為實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路，包括:
單片機(jī)，所述單片機(jī)具有可編程計(jì)數(shù)器陣列；
二極管，所述二極管的負(fù)極與所述單片機(jī)的一引腳連接；
三極管，所述三極管的基極與所述單片機(jī)的另一引腳連接，所述三極管的發(fā)射極接
地；
電阻，所述電阻串接于所述二極管的正極和所述三極管的集電極；
并聯(lián)型穩(wěn)壓器，所述并聯(lián)型穩(wěn)壓器的正極與所述三極管的發(fā)射極連接，正極與所述三極管的集電極連接；以及，
二階有源濾波器，所述二階有源濾波器的輸入端與并聯(lián)型穩(wěn)壓器的負(fù)極連接。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述二階有源濾波器包括:
放大器，所述放大器的反相輸入端上串接有接地的第一電阻；
第二電阻，所述第二電阻串接在所述放大器的反相輸入端與輸出端之間；
第一電容，所述第一電容的一端與所述放大器的同相輸入端連接，另一端接地；
第三電阻，所述第三電阻的一端與所述放大器的同相輸入端連接；
第二電容，所述第二電容的一端與所述第三電阻的另一端連接，另一端接地；以及，
第四電阻，所述第四電阻的一端接于第二電容和第三電阻的結(jié)點(diǎn)，另一端為所述二階有源濾波器的輸入端。[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一電容和第二電容均為NPO陶瓷電容。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放大器的正電源極與二極管的正極均連接在6V電源上。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述三極管為NPN型三極管。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述并聯(lián)型穩(wěn)壓器的型號(hào)為TL431。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路通過采用二階有源濾波器提高了電路的負(fù)載能力和濾波性能，且結(jié)合具有可編程計(jì)數(shù)器陣列的單片機(jī)和二階有源濾波器，使輸出精度大幅提高并且控制簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]請參見圖1，本發(fā)明一實(shí)施例中的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路包括:單片機(jī)(MCU)IO，單片機(jī)10具有可編程計(jì)數(shù)器陣列(PCA);二極管D1，該二極管Dl的負(fù)極與單片機(jī)10的一引腳連接，二極管Dl的正極連接在6V電源上；三極管Q1，該三極管Ql的基極與單片機(jī)10的另一引腳連接，發(fā)射極接地；電阻R4，該電阻R4串接于二極管Dl的正極和三極管Ql的集電極；并聯(lián)型穩(wěn)壓器20，該并聯(lián)型穩(wěn)壓器20的正極與三極管Ql的發(fā)射極連接，正極與三極管Ql的集電極連接；二階有源濾波器30，該二階有源濾波器30的輸入端與并聯(lián)型穩(wěn)壓器20的負(fù)極連接。上述并聯(lián)型穩(wěn)壓器20的負(fù)極作為第一階段輸出端VA。
[0016]在本實(shí)施例中，該單片機(jī)10的型號(hào)為C8051F320。該單片機(jī)10帶有I個(gè)可編程計(jì)數(shù)器陣列。采用此種單片機(jī)10可使控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的電壓改變僅需簡單地改寫寄存器即可，無需使用定時(shí)器和中斷資源，編程異常簡單，并可選擇使用8位或16位脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式(16位方式可提高分辨率)，單片機(jī)10的占用率很少；可編程計(jì)數(shù)器陣列可以輸出4路脈沖寬度調(diào)制波，因此可以輸出4路數(shù)模轉(zhuǎn)換器且不增加編程的復(fù)雜性。上述并聯(lián)型穩(wěn)壓器20的型號(hào)為TL431。三極管Ql為NPN型三極管。
[0017]上述二階有源濾波器30包括:放大器40，該放大器40的反相輸入端上串接有接地的第一電阻Rl ;第二電阻Rf，該第二電阻Rf串接在放大器40的反相輸入端與輸出端之間；第一電容C2,該第一電容C2的一端與放大器40的同相輸入端連接,另一端接地；第三電阻R3，該第三電阻C3的一端與放大器40的同相輸入端連接；第二電容CI，該第二電容CI的一端與第三電阻R3的另一端連接，另一端接地；第四電阻R2，該第四電阻R2的一端接于第二電容Cl和第三電阻R3的結(jié)點(diǎn)，另一端為二階有源濾波器40的輸入端，與并聯(lián)型穩(wěn)壓器20的負(fù)極連接。
[0018]上述第一電容C2和第二電容Cl均為NPO陶瓷電容。放大器40的正電源極同二極管Dl的正極連接在6V電源上。
[0019]通過采用采用二階有源濾波器30可以提高電路的負(fù)載能力且提高濾波效果。
[0020]并聯(lián)型穩(wěn)壓器20及電阻R4使第一階段輸出端VA輸出為Vref=2.495V,R4=(+6V-Vref)/10ma。當(dāng)單片機(jī)10輸出為高電平時(shí)，第一階段輸出端VA為OV ;當(dāng)單片機(jī)10輸出為低電平時(shí)，第一階段輸出端VA為標(biāo)準(zhǔn)的2.495V，R2=R3=R, C1=C2=C，與放大器40的電壓U2組成二階有源濾波器30濾除交流分量。放大器40工作在正相放大狀態(tài)，其輸入電阻非常高，放大倍數(shù)為Ι+Rf/Rl。二階有源濾波器30通帶截至頻率為fp=0.37f0=0.37/(2*ji*C*R)。放大器40的電壓U2需選用軌對軌(rail to rail)運(yùn)放。采用軌對軌運(yùn)放的原因是因?yàn)閱坞娫垂╇姇r(shí)，該運(yùn)放也能使最低輸出非常接近0V，最高輸出非常接近于電源電壓。
[0021]綜上所述，上述單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路通過采用二階有源濾波器30提高了電路的負(fù)載能力和濾波性能，且結(jié)合具有可編程計(jì)數(shù)器陣列的單片機(jī)10和該二階有源濾波器30，使輸出精度大幅提高并且控制簡單。
[0022]盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進(jìn)、增加以及取代是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路，其特征在于:所述單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路包括: 單片機(jī)，所述單片機(jī)具有可編程計(jì)數(shù)器陣列； 二極管，所述二極管的負(fù)極與所述單片機(jī)的一引腳連接； 三極管，所述三極管的基極與所述單片機(jī)的另一引腳連接，所述三極管的發(fā)射極接地； 電阻，所述電阻串接于所述二極管的正極和所述三極管的集電極； 并聯(lián)型穩(wěn)壓器，所述并聯(lián)型穩(wěn)壓器的正極與所述三極管的發(fā)射極連接，正極與所述三極管的集電極連接；以及， 二階有源濾波器，所述二階有源濾波器的輸入端與并聯(lián)型穩(wěn)壓器的負(fù)極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路，其特征在于:所述二階有源濾波器包括: 放大器，所述放大器的反相輸入端上串接有接地的第一電阻； 第二電阻，所述第二電阻串接在所述放大器的反相輸入端與輸出端之間； 第一電容，所述第一電容的一端與所述放大器的同相輸入端連接，另一端接地； 第三電阻，所述第三電阻的一端與所述放大器的同相輸入端連接； 第二電容，所述第二電容的一端與所述第三電阻的另一端連接，另一端接地；以及， 第四電阻，所述第四電阻的一端接于第二電容和第三電阻的結(jié)點(diǎn)，另一端為所述二階有源濾波器的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路，其特征在于:所述第一電容和第二電容均為NPO陶瓷電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路，其特征在于:所述放大器的正電源極與二極管的正極均連接在6V電源上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路，其特征在于:所述三極管為NPN型三極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路，其特征在于:所述并聯(lián)型穩(wěn)壓器的型號(hào)為TL431。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103869727SQ201210550964
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】陳權(quán) 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)新宏博通訊科技有限公司