利用NXP LPC2138與運算放大器產生任意正負電壓(最高為+10V,最低為-10V)

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一、前言
        因在工作上高頻常常採用Bias/Modulator 模組,而這些模組常常會需要正負電壓,最早是由別人使用類比電源搭配旋鈕,然後進而偵測顯示其電壓,但因一般MCU 無法偵測負電壓,且常因阻值跟電路上差異造成都有誤差需要微調.之後覺得這樣也麻煩使用者也無法得到精確的電壓值,故考慮採用具有DAC的MCU,最早版本採用NXP
     LPC2138(ARM7TDMI).之後使用STM32F2/F4系列.在這邊我將其他跟DAC無關的程式碼與電路都移除.這樣比較精簡.

二、原理
        因使用的電源電路可以提供+12V/-12V,且LPC2138 DAC產生為0~3.3V(VAcc)電壓,故規劃0~1.64V(3.3V/2)為負電壓部分,而1.65V~3.3V為正電壓部分.而要達到
        +10V/-10V,須將電壓放大6.06倍左右(10/1.65=6.06),其原理使用運算放大器中的減法電路就可以做到

      

三、原理圖

四、程式碼

1. #include <lpc213x.h>
   
2. #include <stdint.h>
   
3. #include <stdlib.h>
   
4. #include <string.h>
   
5. #include <math.h>
   
6. 
   
7. //DAC output
   
8. void DAC_Output(float voltage)
   
9. {
   
10.         float Vref=3.30;
    
11.         uint16_t dac_value=0;
    
12.         //NXP LPC2138具有10位元DAC輸出,轉換公式如下
    
13.         dac_value=floor((1023.0*voltage)/Vref);
    
14.            //其DAC值在DACR暫存器中bit6~bit15,故需左移6位元
    
15.         DACR=(dac_value<<6);
    
16. }
    
17. 
    
18. void BSP_Init(void)
    
19. {       
    
20.         VPBDIV                         = 0x02;                                //設定周邊匯流排速度為核心工作頻率/2       
    
21.            PINSEL1                        = (0x02<<18);                                //Set P0.25 pin 為DAC輸出功能       
    
22. }
    
23. int main()
    
24. {
    
25.         float voltage=0.0;
    
26. 
    
27.         BSP_Init();
    
28.        
    
29.         DAC_Output(voltage); //實際電壓因經過減法電路與放大故真實電壓為 voltage=(0.0-1.65)*6=-10V
    
30.        
    
31. 
    
32.         while(1)
    
33.         {
    
34.                
    
35.         }
    
36. }

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