快速建立几乎没有纹波的同步PWM-DAC滤波器

2020-2-3 15:10| 发布者: 南召修电视| 查看: 147| 评论: 0

摘要: 实现高分辨率数模转换的一种廉价方法是将微控制器PWM（脉宽调制）输出与精密模拟电压基准，CMOS开关和模拟滤波相结合（参考文献1）。但是，PWM-DAC设计提出了一个很大的设计问题：如何充分抑制开关输出中不可避免地 ...

实现高分辨率数模转换的一种廉价方法是将微控制器PWM（脉宽调制）输出与精密模拟电压基准，CMOS开关和模拟滤波相结合（参考文献1）。但是，PWM-DAC设计提出了一个很大的设计问题：如何充分抑制开关输出中不可避免地存在的大型交流纹波分量？当您使用典型的16位微控制器-PWM外设进行DAC控制时，纹波问题变得尤为严重。由于16位定时器和比较器的216倒数模数很大，因此此类高分辨率PWM功能通常具有较长的周期。这种情况会导致交流频率分量缓慢地慢到100或200 Hz。在如此低的纹波频率下，如果您采用足够的普通模拟低通滤波来将纹波抑制到16位（即–96 dB）的噪声水平，则DAC稳定时间可能变为整整一秒或更长。

图1该DAC纹波滤波器在一个与PWM同步运行的反馈环路中，将差分积分器A1与采样保持放大器A2结合在一起。

图1中的电路通过将差分积分器A1与采样保持放大器A2组合在与PWM周期T2同步工作的反馈环路中，避免了大多数低通滤波问题。使积分器时间常数等于PWM周期时间（即R1×C1=T2），并且，如果采样电容器C2等于保持电容器C3，则滤波器可以获取并建立一个新的DAC该值恰好在一个PWM周期内。尽管这种方法很难使最终的DAC完全“高速”，但0.01秒的建立时间仍然比1秒的建立时间好100倍。与速度一样重要，建立时间的这种改善不会影响纹波衰减。从理论上讲，同步滤波器的纹波抑制是无限的，实际上唯一的限制是从S2到C3的非零电荷注入。为S2选择低注入电荷开关，为C3选择大约1μF的电容，很容易导致微伏的纹波幅度。