从数字PWM信号获得准确、快速稳定的模拟电压.PDFVIP

从数字 PWM 信号获得准确 、快速稳定的模拟电压 设计要点 538 Mark Thoren 和 Chad Steward 引言 值 ，假如处理器被置于一种低功率停机状态 ，这或许 ( ) 会产生问题 。 脉宽调制 PWM 是从微控制器或 FPGA 等数字器件产 生模拟电压的一种常用方法 。大多数微控制器都具有 内置的专用 PWM 产生外设 ，而且其仅需几行 RTL 代 PWM 至模拟转换得到改善吗 ? 码即可从 FPGA 产生一个 PWM 信号 。如果模拟信号的 图 2 显示了试图弥补这些不足的方法 。一个输出缓冲 性能要求不是太严格 ，那么这就是一种简单和实用的 器允许在使用高阻抗滤波器电阻的同时提供一个低阻 方法 ，因为它只需要一个输出引脚 ，而且与具有一个 抗模拟输出 。通过采用一个外部 CMOS 缓冲器改善 2 ( ) 了增益准确度 ，该缓冲器由一个高精度基准来供电 ， SPI 或 I C 接口的数模转换器 DAC 相比 ，其代码开 销是非常低 。图 1 示出了一款典型应用 ，其采用一个 这样 PWM 信号摆幅在地电位和一个准确的高电平之 经滤波的数字输出引脚来产生一个模拟电压 。 间 。此电路是有用的 ，但缺点是组件数量多 ，且无法 改善 1.1 秒的稳定时间 ，再者也没有办法在不使用连续 PWM 信号的情况下 “保持” 模拟值 。 图 1 ：PWM 至模拟转换 该方案的诸多不足之处您不必深究就能发现 。理想情 况下 ，一个 12 位模拟信号应具有小于 1LSB 的纹波 ， 图 2 ：PWM 至模拟转换得到改善吗 ? 因而对于一个 5kHz PWM 信号需要采用一个 1.2Hz 低 通滤波器 。电压输出的阻抗由滤波器电阻决定 ，如果 改善了 PWM 至模拟转换 ! 要保持一个大小合理的滤波电容器 ，那么它就会相当 LTC2644 和 LTC2645 是具有内部 10ppm/°C 基准的 大 。因此 ，输出必须只驱动一个高阻抗负载 。PWM 至 双通道和四通道 PWM 至电压输出 DAC ，可从数字 ( ) ( 模拟转换函数的斜率 增益 由微控制器 很可能是不准 PWM 信号提供真正的 8 位 、10 位或 12 位性能 。 ) 确 的数字电源电压来决定 。一个更微妙的影响是 ： LTC2644 和 LTC2645 克服了上面提到的那些问题 ，采 为了保持线性度 ，在高态中连接至电源之数字输出引 取的方法是直接测量输入 PWM 信号的占空比 ，并在 脚的有效电阻 ，以及在低态中连接至地的电阻 ，相比 每个上升沿上将适当的 8 、10 或 12 位代码发送至一个 于滤波器电阻的阻值时 ， 失配必须很小 。最后 ，PWM 高精度 DAC 。 信号必须是连续的 ，旨在把输出电压保持在一个恒定 、LT 、LTC 、LTM 、Linear Technology 和 Linear 标识是凌力尔特公司的注册 商标 。所有其他商标均为其各自拥有者的产权 。 06/15/538 一个内部 1.25V 基准把全标度输出设定为 2.5V ，如果 平将导致输出无限期地保持其数值 ，而一个连续低电 需要一个不同的全标度输出 ，则可使用一个外部基