實現(xiàn)高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換的一種廉價方法是將微控制器PWM（脈寬調(diào)制）輸出與精密模擬電壓基準(zhǔn)，CMOS開關(guān)和模擬濾波（基準(zhǔn)1）相結(jié)合。但是，PWM-DAC設(shè)計提出了一個很大的設(shè)計問題：如何充分抑制開關(guān)輸出中不可避免地存在的大型交流紋波分量？當(dāng)您使用典型的16位微控制器-PWM外設(shè)進(jìn)行DAC控制時，紋波問題變得尤為嚴(yán)重。這樣的高分辨率PWM功能通常周期較長，因為2 16 16位定時器和比較器的倒數(shù)模數(shù)。這種情況會導(dǎo)致交流頻率分量緩慢地慢到100或200 Hz。在如此低的紋波頻率下，如果您采用足夠的普通模擬低通濾波來將紋波抑制到16位（即–96 dB）的噪聲水平，則DAC穩(wěn)定時間可能變?yōu)檎幻牖蚋L。

在電路圖1 避免了低通通過組合差分積分，濾波的問題最1，與采樣和保持放大器，A 2，在與PWM周期，T同步操作的反饋回路2 中圖2 。如果使積分器時間常數(shù)等于PWM周期時間（即R 1 ×C 1 = T 2），并且如果采樣電容器C 2等于保持電容器C 3，，則濾波器可以在一個PWM周期內(nèi)獲取并穩(wěn)定到新的DAC值。盡管這種方法很難使最終的DAC完全“高速”，但0.01秒的建立仍然比1秒的建立好100倍。與速度一樣重要，建立時間的這種改善不會影響紋波衰減。理論上，同步濾波器的紋波抑制是無限的，實際上唯一的限制是從S 2 到C 3的非零電荷注入。為S 2選擇低注入電荷開關(guān)， 為C 3選擇大約1 μF的電容， 很容易導(dǎo)致微伏的紋波幅度。

圖1 該DAC紋波濾波器在與PWM同步運(yùn)行的反饋環(huán)路中將差分積分器A 1與采樣保持放大器A 2結(jié)合在一起。

圖2 DAC輸出在一個周期內(nèi)穩(wěn)定。

可選的反饋分壓器R 2 / R 3 在具有通用基準(zhǔn)電壓源的DAC輸出范圍內(nèi)提供靈活性。例如，如果R 2 = R 3，則5V參考電壓將產(chǎn)生0至10V的輸出范圍。這種跨度調(diào)整方法的另一個優(yōu)點(diǎn)是輸出紋波保持獨(dú)立于基準(zhǔn)放大。

參考

伍德沃德·史蒂夫（Steve Woodward），“將兩個8位輸出合并為一個16位DAC ”，EDN，2004年9月30日，第85頁。

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