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获得脉宽调制DAC最大吞吐量的电路

Ajoy Raman?? 2013年05月31日 ?? 收藏0
通过低通滤波微控制器产生的脉宽调制(PWM)信号可实现简单的数模转换器(DAC),它的响应通常为PWM频率的十分之一。本例是之前发布的一种方法的全新实现,该方法使用了一个基准斜坡,其输出由PWM信号做采样和保持。这种方法使得吞吐率等于PWM频率。

可以使用图1的电路来实现一个±10V位10位DAC,吞吐量为20kHz。DSPIC30F4011微处理器(图中未显示)的工作时钟频率是96MHz,以生成捕捉信号OC1和OC4。四分之一时钟被送至一个内部16位计时器,该计时器的周期设定为对应一个20kHzPWM频率的1200个计数。信号OC4主要都是高位,而在生成一个斜坡基准的固定1170个计数时走低。IC1A和Q1构成一个精密恒流源,它在Q2关断时向电容器C2线性充电。这个信号经IC3A反相,使Q2导通30个计数的时间,使Q2放电,以开始下一个斜坡。IC1B用于斜坡的缓冲、放大和偏置;电位计R2和R5调整偏置和增益。

图1:DSPIC30F4011微控制器。
图1: DSPIC30F4011微控制器。

OC1下降沿控制着与斜坡电压相关的PWMDAC采样时序。需要转换的数据字决定OC1的占空比,方法是在微控制器内将其与内部的16位计时器做比较。C3和R9对产生的PWM信号做微分,然后IC3B将其反相,形成一个1μs采样信号给采样保持IC2。IC2的管脚5形成DAC的输出,并对应于一个10位的1024个计数,将OC1PWM的计数88、600和1112分别调整为-10V、0V和+10V。

图2: 经微分的OC1下降沿在斜坡的-5V点产生S/H采样脉冲。
图2: 经微分的OC1下降沿在斜坡的-5V点产生S/H采样脉冲。

88的计数偏移有助于避开斜坡的初始非线性区,这样PWMDAC以20mV的LSB和±40mV的精度呈现出良好的线性。通过捕捉PWM输出OC2和OC3,还可以实现更多的PWMDAC。图2显示了在一个1024的10位量程上,对应于256的DAC的输出预期波形。OC4形成PWM基准,并根据该基准在IC1B的管脚7输出一个20kHz的双极斜坡信号。该斜坡在计数256+88=344时进行采样并保持,对应的DAC输出为-5V。

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脉宽调制?

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