定时器PWM模拟DAC计算方法

1、8位DAC

目标精度:8位
8位分辨条件下,要求1次谐波对输出电压的影响不要超过1个位的精度(即V一次谐波<3.3/256=0.01289V。
如Vh为3.3V,VL为0V,那么一次谐波的最大值是Vh1=4V幅值/π=23.3/π=2.1V,这就要求我们的RC滤波电路提供至少-20lg(2.1/0.01289)=-44dB的衰减。(V, dBV 和 dBuV转换在线计算器:https://www.elecfans.com/tools/dBV.html)
若定时器最快的计数频率是64MHz,APB总线上挂载的所有定时器最大频率均为64MHz,以64MHz为例,8位分辨率的时候,PWM频率为64M/256=250KHz。
PWM频率为250KHz,那么一次谐波频率就是250Khz;
1阶RC滤波,幅频特性为:-10lg[1+(f/fp)^2];fp为截止频率。
所以对一阶滤波来说,要达到-44dB的衰减,必须-10lg[1+(f/fp)^2]=-44; 得到f/fp=158.486,即fp=250/158.486=1.57743KHz。
2阶RC滤波,幅频特性为:-20lg[1+(f/fp)^2];fp为截止频率。
所以对二阶滤波来说,要达到-44dB的衰减,必须-20lg[1+(f/fp)^2]=-44; 得到f/fp=12.549,即fp=250/12.549=19.922Khz。
目标精度8位下,如果是1阶RC滤波,则要求截止频率为1.57743KHz,如果为2阶RC滤波,则要求截止频率为19.922Khz。

2、10位DAC

目标精度:10位
12位分辨条件下,要求1次谐波对输出电压的影响不要超过1个位的精度(即V一次谐波<3.3/1024=0.00322V。
如Vh为3.3V,VL为0V,那么一次谐波的最大值是Vh1=4V幅值/π=23.3/π=2.1V,这就要求我们的RC滤波电路提供至少-20lg(2.1/0.00322)=-57dB的衰减。
若定时器最快的计数频率是6

### ac632n使用PWM模拟DAC输出音频的方法 #### 配置PWM参数 配置PWM频率和分辨率,以满足音频信号的要求。音频信号的频率范围通常在20Hz - 20kHz之间,因此PWM频率应设置得足够高,以避免音频失真。例如,可将PWM频率设置为44.1kHz或48kHz,这是常见的音频采样率。同,增加PWM分辨率可以提高音频的精度。 ```c // 假设设置PWM频率为44.1kHz #define PWM_FREQUENCY 44100 // 初始化PWM void pwm_init() { // 这里应该是实际的PWM初始化代码,例如设置定时器的周期和占空比 // 根据PWM_FREQUENCY计算定时器的周期值 // 伪代码,根据实际芯片定时器修改 // TIMx->ARR = SystemCoreClock / PWM_FREQUENCY; } ``` #### 音频数据处理 将音频数据转换为PWM占空比。音频数据通常是数字信号,每个样本值对应一个特定的电压值。将这些样本值映射到PWM的占空比范围内。例如,如果PWM分辨率为8位(0 - 255),则音频样本值也应映射到0 - 255的范围内。 ```c // 将音频样本值转换为PWM占空比 int audio_sample_to_pwm_duty_cycle(int audio_sample) { // 假设音频样本值范围为 -32768 到 32767 // 映射到0 - 255的PWM占空比范围 int duty_cycle = (audio_sample + 32768) * 255 / 65535; return duty_cycle; } ``` #### 低通滤波 使用低通滤波器将PWM信号转换为模拟音频信号。低通滤波器可以滤除PWM信号中的高频成分,只保留音频信号的频率范围。常见的低通滤波器有RC滤波器和LC滤波器。 ```c // 假设使用RC滤波器,计算截止频率 #define RC_FILTER_RESISTANCE 1000 #define RC_FILTER_CAPACITANCE 0.000001 float rc_filter_cutoff_frequency() { return 1 / (2 * 3.14159 * RC_FILTER_RESISTANCE * RC_FILTER_CAPACITANCE); } ``` ### 相关要点 #### 电源稳定性 确保芯片的电源稳定,以避免电源噪声对音频信号的影响。可以使用电源滤波器、去耦电容等措施来提高电源的稳定性。 #### 抗干扰设计 合理布局电路板,减少布线干扰。将PWM信号线路与其他干扰源(如高频信号线、电源线等)分开,避免相互干扰。 #### 音频数据来源 音频数据可以来自外部存储设备(如SD卡)、网络或其他音频输入设备。需要根据实际情况选择合适的音频数据来源,并进行相应的处理。 #### 音量控制 可以通过调整PWM的占空比范围来实现音量控制。例如,降低占空比的最大值可以减小音量,增加占空比的最大值可以增大音量。
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