Том 4 № 1 (2026): Промышленная кибернетика
DOI https://doi.org/10.18799/29495407/2026/1/117
Особенности реализации цифро-аналогового преобразования на основе широтно-импульсной модуляции и RC-цепи
В научной, учебной и технической деятельности часто требуется наличие плавной регулировки напряжения в определенном диапазоне. Большинство современных устройств управляются цифровыми микроконтроллерами, в связи с чем появляется необходимость в специализированных устройствах – модулях цифро-аналогового преобразования. Один из видов цифро-аналогового преобразования основывается на RC-цепи, которая преобразует широтно-импульсную модуляцию в аналоговый сигнал. Рассматриваются проблемы, которые возникают при подключении резистивной нагрузки к выходу RC-цепи, способы их устранения, а также особенности применения операционных усилителей в схемотехнических проектах. Также рассматривается использование операционного усилителя для получения активного фильтра нижних частот. При исследовании фильтрации рассматриваются методики расчета Бесселя, Баттерворта и Чебышева. Приводится сравнение результатов, полученных при фильтрации пассивным фильтром, с результатами, полученными при фильтрации активным фильтром. Статья будет полезна к ознакомлению студентам, инженерам, аспирантам, желающим изучить работу интегрирующей RC-цепи, широтно-импульсную модуляцию, цифро-аналогового преобразования, операционного усилителя и активного фильтра нижних частот.
Ключевые слова:
аналоговый сигнал, интегрирующая RC-цепь, широтно-импульсная модуляция, цифро-аналоговое преобразование, операционный усилитель, активный фильтр, фильтр нижних частот
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анализ схемотехники интегрирующих RC-цепей для применения в ЦАП на основе ШИМ. К.А. Волобуев, В.М. Москалева, И.В. Трубин, В.Г. Трубин. Известия Томского политехнического университета. Промышленная кибернетика, 2025, Т. 3, № 4, С. 8–20. DOI: 10.18799/29495407/2025/4/104
2. Волобуев К.А., Трубин И.В., Трубин В.Г. Обзор модуля цифро-аналогового преобразователя на базе микросхемы MCP4725 и модуля цифро-аналогового преобразователя на основе интегрирующей RC-цепи. Известия Томского политехнического университета. Промышленная кибернетика, 2024, Т. 2, № 4, С. 1–12. DOI: 10.18799/29495407/2024/4/72
3. LM158, LM258, LM358, LM158A, LM258A, LM358A. Low-power dual operational amplifiers. URL: https://static.chipdip.ru/lib/567/DOC011567167.pdf (дата обращения: 09.03.2026).
4. Почему операционный усилитель – плохой компаратор. URL: https://habr.com/ru/companies/yadro/articles/963418/ (дата обращения: 09.03.2026).
5. Операционные усилители: 10 схем на (почти) все случаи жизни. URL: https://habr.com/ru/articles/508530/ (дата обращения: 09.03.2026).
6. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Изд-во БИНОМ, 2015. 704 с. URL: https://djvu.online/file/TG3Z3bvcm9jSO (дата обращения: 09.03.2026).
7. Применение операционных усилителей. URL: https://portal.tpu.ru/SHARED/g/GREBENNIKOVVV/ umm_disciplines_electronics_1_2/Tab1/Tab/21_Electronics_12_OpAmp_Application_2016.pdf (дата обращения: 09.03.2026).
8. Эмиттерный повторитель – ключ к пониманию работы транзисторных каскадов. URL: https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/832252/ (дата обращения: 09.03.2026).
9. Онлайн калькулятор активных фильтров на операционных усилителях. URL: https://vpayaem.ru/information3.html (дата обращения: 09.03.2026).
REFERENCES
1. Volobuev K.A., Moskalyova V.M., Trubin I.V., Trubin V.G. Circuit analysis of RC integration circuits for use in PWM-based DACs. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Industrial Cybernetics, 2025, vol. 3, no. 4, pp. 8–20. (In Russ.) DOI: 10.18799/29495407/2025/4/104
2. Volobuev K.A., Trubin I.V., Trubin V.G. Overview of the digital-to-analog converter module based on the MCP4725 chip and the digital-to-analog converter module based on the integrating RC circuit. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Industrial Cybernetics, 2024, vol. 2, no. 4, pp. 1–12. (In Russ.) DOI: 10.18799/29495407/2024/4/72
3. LM158, LM258, LM358, LM158A, LM258A, LM358A. Low-power dual operational amplifiers. Available at: https://static.chipdip.ru/lib/567/DOC011567167.pdf (accessed: 9 March 2026).
4. Why an operational amplifier is a bad comparator. (In Russ.) Available at: https://habr.com/ru/companies/yadro/articles/963418/ (accessed: 9 March 2026).
5. Operational amplifiers: 10 circuits for (Almost) every occasion. (In Russ.) Available at: https://habr.com/ru/articles/508530/ (accessed: 9 March 2026).
6. Horowitz P., Hill W. The art of circuit design. Moscow, BINOM Publ. House, 2015. 704 p. (In Russ.) Available at: https://djvu.online/file/TG3Z3bvcm9jSO (accessed: 9 March 2026).
7. Applications of operational amplifiers. (In Russ.) Available at: https://portal.tpu.ru/SHARED/g/GREBENNIKOVVV/ umm_disciplines_electronics_1_2/Tab1/Tab/21_Electronics_12_OpAmp_Application_2016.pdf (accessed: 9 March 2026).
8. Emitter follower – the key to understanding the operation of transistor cascades. (In Russ.) Available at: https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/832252/ (accessed: 9 March 2026).
9. Online calculation of active filters using op amps and transistors. (In Russ.) Available at: https://vpayaem.ru/information3.html (accessed: 9 March 2026).
