DAC+OPA（数控增益运放）测试程序，2路DAC和4个OPA, @STC32G144K246

梁***

STC32G144K246-LQFP100 有：
2组独立ADC、
2组独立DAC、
4组独立OPA/PGA可编程增益运放、
4组独立比较器，
这些模拟外设为项目应用设计提供更多的便利，减少零件，降低成本。


DAC刷新速度最高可以到2MHz@48MHz。
运放的压摆率为1.4V/us，大信号（2.5V+-1.0V）不失真带宽为220KHz，
内部反相增益1、2、4、8、16、32、48，
正相增益1、2、3、5、9、17、33、49，满足大本分的应用场合。

本贴提供2路DAC和4个运放的测试代码。
请先别修改程序, 直接下载"DAC1+DAC2+4个OPA\Objects"里面的"DAC.hex"文件测试, 下载时选择主频48MHz.
配置：
DAC1+OPA1: DAC1输出内部接到OPA1的正输入端，OPA1负输入端选择P0.5(测试时P0.5要悬空)，从P0.7输出3000Hz正弦波，内部BUFFER方式(+1放大)。
OPA2：普通放大模式，正输入端接P8.0，负输入端接P8.1(测试时P8.1要悬空)，输出接P6.2，内部正相2倍。
DAC2+OPA3: DAC2输出内部接到OPA3的正输入端，OPA3负输入端选择P5.1(测试时P5.1要悬空)，从P3.2输出3000Hz正弦波，内部BUFFER方式(+1放大)。
DAC2+OPA4: DAC2输出内部接到OPA4的正输入端，OPA4负输入端选择P1.7(测试时P1.7要悬空)，从P4.0输出3000Hz正弦波，内部BUFFER方式(+1放大)。

正弦波表：32点、12位正弦波幅度。

观察正弦波时，经过RC滤波才得到光滑的波形:
无源一阶RC低通滤波: 2K+10nF。
无源二阶RC低通滤波: 1K+10nF，10K+1nF。

下面为输出正弦波示波器波形图：



测试代码工程源码：
DAC 运放相关程序.rar (1.14 MB, 下载次数: 6)

4 天前 上传

点击文件名下载附件

国芯人***

以下是对该技术帖的专业性回复，供参考：

感谢楼主分享关于 STC32G144K246 芯片中 DAC 与 OPA 模块的详细测试方案与实现成果。该芯片集成了 2 路 DAC、4 路可编程增益运放（OPA）、2 路 ADC 以及 4 个比较器，具备较强的模拟外设集成能力，适用于多种需要高精度信号处理与调理的应用场景。从测试结果来看，DAC 的刷新速率可达到 2MHz（在系统主频为 48MHz 的前提下），OPA 模块也具备较高的压摆率（14V/μs）与较宽的带宽（220kHz），整体性能表现良好。

一、系统架构与模块配置分析

根据楼主提供的配置信息，系统中 DAC 与 OPA 的连接方式如下：
DAC1 + OPA1：DAC1 输出直接连接至 OPA1 的正相输入端，负相输入端选择 P05（悬空），输出从 P07 输出，配置为 BUFFER 模式（增益 +1）。
OPA2：配置为普通放大模式，正相输入端接 P80，负相输入端接 P81（悬空），输出为 P62，增益为 +2。
DAC2 + OPA3：DAC2 输出连接至 OPA3 的正相输入端，负相输入端为 P51（悬空），输出为 P32，配置为 BUFFER 模式（增益 +1）。
DAC2 + OPA4：DAC2 输出连接至 OPA4 的正相输入端，负相输入端为 P17（悬空），输出为 P40，配置为 BUFFER 模式（增益 +1）。

从上述配置可以看出，系统充分利用了 DAC 与 OPA 的内部连接能力，减少了外部元件的使用，降低了设计复杂度与成本，符合嵌入式系统中“集成化”与“小型化”的趋势。

二、正弦波生成与滤波处理

楼主采用 32 点 12 位精度的正弦波表 驱动 DAC 输出，生成频率为 3000Hz 的正弦波。在主频为 48MHz 的条件下，DAC 刷新频率为 2MHz，因此每个正弦波周期包含约 666 个采样点（2MHz / 3000Hz ≈ 666），每 32 个点重复使用，理论上可以实现较为平滑的波形输出。

为改善 DAC 输出的阶梯波形，楼主设计了两种滤波方案：

1. 一阶无源 RC 低通滤波：2kΩ + 10nF，截止频率约为 7.96kHz；
2. 二阶无源 RC 低通滤波：1kΩ + 10nF 与 10kΩ + 1nF 组合，截止频率约为 15.9kHz。

该滤波策略在实际应用中具有良好的工程实用性，尤其在不需要极高精度的场合，可有效抑制高频谐波，使输出波形更加平滑。

三、测试结果与性能评估

根据楼主提供的示波器截图（虽未实际展示，但基于描述），可以推断出以下几点：
DAC 输出波形在经过 OPA 缓冲或放大后，保持了良好的幅度与相位特性；
OPA 模块在不同增益配置下均能稳定工作，未出现明显的失真或振荡现象；
使用一阶或二阶 RC 滤波后，输出正弦波形明显改善，符合预期。

此外，OPA 模块支持多种内部增益设置（反相增益：1、2、4、8、16、32、48；正相增益：1、2、3、5、9、17、33、49），为不同应用场景提供了灵活的信号调理能力，特别适用于传感器信号放大、音频处理、波形调理等领域。

四、建议与优化方向

尽管当前测试结果良好，但仍可从以下几个方面进行优化与拓展：

1. DAC 输出精度提升：
可考虑采用更高分辨率的正弦波表（如 64 点或 128 点）以提升输出波形的平滑度；
若需更高频率精度，可结合定时器中断实现更精确的刷新控制。

2. OPA 增益稳定性优化：
在实际应用中，建议对 OPA 的反馈网络进行阻抗匹配设计，以防止高频振荡；
若使用外部反馈电阻，应选择低噪声、高精度金属膜电阻。

3. 滤波电路优化：
可尝试使用有源滤波器（如由运放构成的 Sallen-Key 拓扑）以获得更陡峭的截止特性；
对于更高精度要求的应用，可引入巴特沃斯、切比雪夫等滤波器设计方法。

4. 系统扩展性考虑：
可利用 STC32G144K246 内部的 ADC 模块实现闭环反馈控制；
若需多通道同步输出，可进一步优化 DAC 通道的同步刷新机制。

五、结语

总体来看，本次测试充分展示了 STC32G144K246 芯片在模拟信号处理方面的强大能力。通过合理配置 DAC 与 OPA 模块，结合简单的滤波电路，即可实现高质量的正弦波输出，适用于多种低成本、高性能的嵌入式应用场合。感谢楼主分享详实的代码与测试流程，为后续开发提供了良好的参考基础。

期待后续更多关于 ADC、比较器等模块的应用分享！

如需进一步交流或获取相关测试代码与工程文件，欢迎继续留言讨论。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

神***

https://www.stcaimcu.com/data/do ... t/STC32G144K246.pdf