• 现象描述：使用STM32的DAC功能输出“0-3.3V”的正弦波，在经过电容隔直后输出“-1.65~1.65V”的正弦波信号。

• 现象分析：
  • STM32 DAC产生正弦波信号原理：通过定时器产生定时触发事件，触发DMA将离散正弦波点值传输给DAC，然后DAC根据波点值转换对应的电压进行输出。由于STM32的DAC电压的输出范围一般取决VREF+引脚，且VREF+引脚要接正电压，而VREF+引脚一般是接3.3V，所以STM32的DAC输出的电压范围一般是0-3.3V。要想生成正弦波信号，必须要把一个周期的正弦波进行离散化，DAC输出的正弦波平滑度取决于离散点的多少，这些离散点也可以称为波点数。波点数越大，输出的正弦波越平滑，但是过大的波点数会导致DAC输出的正弦波的频率降低。波点数需要和定时器的定时时间做一个平衡，以此输出想要的正弦波信号。
    • 12位DAC的波点数计算时需要叠加直流偏置量，其公式为：，其中N为波点数的个数，可以取N为64或128。
    • 上式中的就是DAC输出叠加的直流偏置，对应的电压值为，也就是1.65V。
    • 为什么DAC输出正弦波时要叠加一个中位点作为直流偏置量？因为正弦信号在一个周期内的变化范围是(-1，1)，如果不叠加中位点做偏置，那么计算出来的波点值可能为负值，而DAC的真值输入范围是(0，4095)，负值是无法输入到DAC数据寄存器，DAC数据寄存器接收的值的类型为uint32_t(无符号整型)，就算输入负值也会在数值传输时转换为正数，届时DAC的波点值与波形值不对应，输出的波形会失真。、
  • DAC产生的正弦波信号经过电容隔直后的动态过程：在清楚了DAC产生正弦信号的过程之后，下面看一下将这个DAC产生的信号经过一个电容后会发生什么。
    • 电容上电荷积累阶段：在系统刚上电时，电容两端电压为0，随着输入信号的加入，电容两端会形成电场，随后电子开始往极板2移动积累，电容两端电压开始增加，但是电子移动的这个过程不会很长。因为输入信号一直是变化着的，当输入信号的电压下降到与电容两端电压一致时，电子停止往输出侧电容极板移动。此时输入信号的电压继续下降，而电容为了维持自身电压不变，极板2的电子会向反方向移动，也就是经输出负载到GND，这一过程也不会持续太久，输出侧电容极板的电子还没有释放完，下一个周期的输入信号又过来了，此时输出侧电容极板停止电子释放，继而又开始积累电子。在最开始的电荷积累阶段，每个周期一定会有一定的电荷积累，因为输入信号是有直流偏置的。（下面的正弦信号示意图是为了说明电荷移动的，实际上电荷在移动时绝不是以四分之一周期为间隔）
    • 电容的电荷移动动态平衡阶段：上述的过程一直持续到，在一个信号周期内，电容的电荷累积量等于电荷释放量的时候，这时候电容的电荷移动达到动态平衡，此时电容两端的端电压就是输入信号的平均值（直流偏置量）。
    • 动态平衡后的阶段分析：在电容电荷移动达到动态平衡时，此时电容本身充当输入信号的偏置=1.65V，从而影响着输出信号的偏置。这一过程就是当输入信号峰峰值为3.3V时，同样的电容极板1的电压也会被抬升到3.3V，但是电容两端的电压不能突变，此时为了保持电容电压不变，电容极板2的电压会被抬升到1.65V。当输入信号峰峰值为1.65V时，电容极板1的电压会同步变为1.65V，为保持电容电压不变，此时电容极板2的电压会变为0V。当输入信号峰峰值为0V时，同样的，电容极板1的电压变为0V，为保持电容两端电压不变，电容极板2的电压会变为-1.65V。（当然在这一过程中电荷还是在动态移动的）