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混合PWM/R2R DAC在这两方面都有改进

文章作者:Jim Brannan

类别:未分类的
2017年9月7日
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DAC设万博投注网址计允许似乎无穷无尽的增量改进。这是另一个你会喜欢的。

用小的R-2R梯形组合PWM提高两者。它减少PWM纹波显著，并增加了DAC的分辨率。

在本设计方案，8电阻阵列和三个输出引脚构建修饰的R-2R梯形（图1）。该修改是连接底2R到PWM输出，而不是接地。

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图1混合PWM / R-2R DAC

梯子分成V形_CC.成八片，与PWM填满空间来自每个电平（0％PWM）到下一个较高的一个（100％PWM）。这降低了纹波八分之一，同时加入分辨率的三个额外的高序位。另外，您也可以从原来的PWM占空比值的顶部采取那三位，八它的时钟速率倍增。您仍然获得8：1的纹波减少，但增加的时钟速率推动的PWM噪声进一步伸到过滤器的低地更大的衰减。

模拟

我模拟了这种混合方法。

图2比较/模拟电路

与传统的简单低通滤波器(图2）你应该记住的是，

R-2R梯形的输出电阻为R，由于我建议将阵列中的两个电阻并联形成R (2R有单独的电阻)，10kΩ阵列的输出电阻为5kΩ。这是我使用的传统方法与相同的1µF电容器。我将PWM设置为50%占空比，因为这是最糟糕的纹波发生的地方。模拟结果(图3.）显示约纹波4mV的传统方法，而第一个选项（添加的三个新位原八）导致纹波493μV，只是八分之一。仅产生61μV第二个选项（八增加PWM时钟，留下八位全部），围绕六十五分之一原始的。

图3.仿真结果

数字4（PWM +低通）和4B.（11位混合）是一个复杂的模拟，其缓慢步骤从0V到5V的电压的结果。在过滤器中的电容器是故意太小，所以我们可以看到在这个尺度的波动。一个正常的R-2R梯形增加了一个阶梯状图形（红色在图4b），以显示从一个层次的PWM移动到下一，甚至超出了R-2R的顶端如何梯子高达5V。

图4基本PWM DAC（fig4a，顶部）的模拟纹波，以及混合DAC（fig4b，底部）。

这也将在适当位置PWM的NCO（数控振荡器）技术工作。NCO（将值添加到累加器并输出进位）具有以下优点：在PWM，因为它的50％的设置周围降低了纹波（通过增加转换的频率），这是在简单的PWM是最差的。

这也可以与任何其他DAC工作:只是连接PWM/NCO/任何信号到最低有效位的位置。

测试

Now for some test results: The resistor array that I was considering has a tolerance of ±2%, but can also be obtained in ±1% and even ±½%, but since I didn’t have any of those, I just used individual 1% resistors. I set up定时器1一个ATmega328运行在16MHz的8位PWM，并使用10位ADC进行一些测量。由于PWM、R-2R和ADC都是参考V的_CC.我们可以因素出来，只是检查值从ADC为每个八个级别的0％和100％的阅读，PWM集。理想情况下，一个步骤的100％条目应等于下一个的0％条目（与任何ADC读取由最多两个被关闭的警告，如在“ADC特性”部分中所描述的ATmega328数据表）。

0％	000.	07年e	0菲	17E	1FF	27F	300	381.
100％		07年d	0 fd	17D	1FE	27F	2FF	37E	3FF
预期的	000.	07年f	0 ff	17 f	1FF	27F	2FF	37F	3FF

这些似乎很合理。然后我使用了一种我昵称为“慢示波器™”的技术，它使用了ATmega328用一个定时器来安排a - d转换-产生PWM的同一个定时器。因此，我们可以测量给定PWM周期的纹波。图5是都与低通滤波器（绿色）和混合（黑+红）的传统的PWM的复合曲线图。两者都使用的电容器是这样太小了，所以我们可以看到波纹。