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几乎没有纹波的快速稳定同步PWM-DAC滤波器

作者:W Stephen Woodward,北卡罗来纳州Chapel Hill时间:2008-09-03来源:EDN China

  一种实现高分辨率数模转换的廉价方法是把输出与精确模拟电压参考、开关、模拟滤波结合起来(参考文献1)。然而,-DAC设计带来了一个很大的问题:如何充分抑制开关的输出中不可避免的较大AC纹波分量?当人们为DAC控制使用典型的16比特外设时,纹波问题变得特别严重。这类高分辨率PWM功能通常具有很长的周期,这是因为16比特计时器和比较器较大的216倒计数模。这个情况导致AC频率分量仅为100Hz或200Hz,速率低。对于这类低纹波频率,如果人们采用普通的模拟低通滤波把纹波抑制在16比特,即-96dB噪声电平,那么DAC稳定时间就可能变为一整秒或更长。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/87665.htm

  图1中的电路避免了低通滤波的多数问题,这是由于它在反馈环路中结合了差分积分器A1和采样与保持放大器A2,该环路与图2中的PWM周期T2同步工作。如果使积分器时间常量等于PWM周期时间,即R1×C1=T2,并且如果采样电容C2等于保持电容C3,则就能恰好在一个PWM周期时间内获取并稳定在某个新DAC值。虽然这个方法几乎未使得到的DAC严格地算“高速”,但0.01s稳定时间仍比1s稳定时间好100倍。稳定时间的这种改善没有对纹波衰减产生不利影响,这与速度一样重要。同步的纹波抑制在理论上是无限的,实践中的唯一限制就是从S2进入C3的非零电荷注入。选择低注入电荷开关作为S2,并选择大约1mF电容作为C3,就很容易带来微伏级的纹波振幅。

  可选的反馈分压器R2/R3借助公共电压参考,在DAC输出范围方面提供了灵活性。例如,如果R2=R3,则5V参考将带来0V~10V输出范围。这种范围调整方法的一个额外优点是,输出纹波独立于参考放大。

参考文献

1. Woodward, Steve, “Combine two 8-bit outputs to make one 16-bit DAC,” EDN, Sept30, 2004, pg85.

 

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