控制文章是因為在設計中的PWM輸出電壓電壓是通過一種簡單、簡單、易組合的方式組成的。大多數(shù)MCU不帶DAC，FPGA輸出方式更能通過使用一個內(nèi)部管腳通過PWM方式用于外圍的低通濾波器重構DAC。由于組合方式不同，PWM的頻率和頻率的平衡關系，以及RC，RC輸出信號中選擇不同的不同，如何用最少的資源最大程度地抑制輸出信號中的紋波？

這篇文章介紹了一種方法。

譯文如下：

PWM DAC的紋波抑制電路。

如果我們正在使用模擬信號，如果我們正在使用雙極性信號，我們將需要一個模擬電平來設置偏移量，或者我們可能需要一個模擬電平來設置閾值，這是很常見的。在這些情況下，理論表明我們將需要一個數(shù)模轉換器或 DAC。DAC 是集成電路，可根據(jù)我們從 FPGA 或 DSP 等數(shù)字 IC 發(fā)送的數(shù)字值輸出模擬電壓。市場上有很多類型的 DAC，根據(jù)我們需要的速度，或者模擬值所需的精度，我們會選擇適合我們所有要求的正確 DAC。

如果我們可以獲得的模擬信號是低頻信號或直流信號，我們可以使用的最便宜的方法來自通信領域，并且基于調(diào)制信號以便從數(shù)字信號中獲得， 一個模擬信號。我們將使用的調(diào)制稱為脈沖寬度調(diào)制 （PWM）。

當我們調(diào)制信號時，我們會在原始信號中添加大量諧波。在下一個頻譜中，我們可以看到使用 PWM 調(diào)制 50Hz 信號和 2000Hz 方波信號時的諧波。

為了獲得FPGA產(chǎn)生的PWM信號的直流電平，我們通常會使用一個RC濾波電路。該電路僅由兩個組件構成，一個電阻器和一個電容器。該電路是一階濾波器，因此我們知道，衰減僅為 20dB/dec。在PWM頻率遠高于截止頻率的情況下，PWM產(chǎn)生的所有諧波都會被衰減，只剩下低頻信號，顯然是直流電平。如果 PWM 信號的頻率接近濾波器的截止頻率，PWM 的諧波將通過濾波器到達輸出端，在輸出信號中產(chǎn)生紋波。隨著 PWM 信號的頻率相對于截止頻率增加，紋波的峰峰值比將降低。

在這一點上，解決方案很簡單，我們只有兩種不同的解決方案。第一個是將 PWM 頻率提高到濾波器的截止頻率以上數(shù)十倍，但這還有另一個問題，即分辨率。我將在下圖中向您展示。

如果我們希望有n位的分辨率，斜坡的計數(shù)的總量用來產(chǎn)生PWM信號將至少有2 ^ n個點。有了這些數(shù)據(jù)，我們可以得到PWM frecuency為2 ^ N時的時鐘的周期用于產(chǎn)生斜坡。如果我們需要增加PWM信號的周期，我們有兩個選擇，第一個，提高時鐘頻率，這是不可能在許多情況下，因為時鐘將是所有區(qū)域相同的情況下，我們使用的是FPGA，以及第二個，減少計數(shù)的，該斜坡具有以完成其對應與分辨率的損失量。

由于在許多情況下增加 PWM 頻率似乎不是一個好的選擇，為了提高產(chǎn)生的直流信號的質量，我們可以設計 RC 濾波器，以盡可能多地降低截止頻率，確保感興趣的頻帶沒有衰減。這個選項在很多情況下會很有趣，但是會降低濾波器的截止頻率，也會增加建立時間，而且這個障礙會導致我們正在生成的偏移量的變化會延遲，所以信號可以是剪輯。

為了克服這些限制，EDN 網(wǎng)頁發(fā)布了一個非常有趣的解決方案。該解決方案基于添加與原始信號相反的第二個 PWM 信號，并將該信號通過高通濾波器。然后，將添加新信號和原始信號并使用低通濾波器進行濾波。想法是將紋波的倒數(shù)添加到濾波后的信號中，以減少輸出信號中的紋波。

為了測試這個解決方案，我設計了一個產(chǎn)生 2 kHz PWM 信號的 PWM 模塊。在頂部模塊中連接了 2 個不同的 PWM 信號，一個是模塊的輸出信號，另一個是取反。使用雙輸出，如果可以的話，我們可以節(jié)省逆變器。在我們無法將 PWM 輸出加倍的情況下，我們可以使用非門，或者在普通發(fā)射極模式下使用 BJT 晶體管來否定輸出。

在第一個測試中，RC 濾波器配置為 835 Hz 的截止頻率。藍色信號是僅使用低通濾波器過濾的 PWM。藍色信號是同時連接高通濾波器時的輸出。高通濾波器的值設計為低通的一半頻率，即 417 Hz。我們可以看到紋波的幅度顯著降低。

在第二個測試中，我更改了 RC 濾波器的值，將截止頻率配置為 417Hz，與高通濾波器的頻率相同。在這種情況下，我們可以看到，當我們只使用低通濾波器時，紋波會減少，這是我們必須預料到的，因為我們會更努力地衰減高頻諧波。當連接高通支路時，我們可以看到紋波是如何減少的。這是我得到的最好的案例。

如果我將高通濾波器的頻率設置為高于低通，則高通支路連接時的紋波會顯著增加，因此電路無法正常工作。

關于建立時間，在下圖中，我比較了添加紋波抑制分支的 417Hz 配置和不使用紋波抑制的 208Hz 配置的輸出。我們可以看到，通過使用該解決方案，我們可以實現(xiàn)具有較小紋波幅度的快速響應。

添加到電路中的組件以及 BOM 成本的增加使得這種方法對于我們必須生成直流信號的許多項目非常有趣。此外，如果我們使用可以產(chǎn)生 PWM 信號并將其取反的設備，我們可以節(jié)省逆變器，因此多使用 2 個組件，結果是值得的。但這種方法有其局限性。生成直流信號效果很好，在某些情況下，我們需要突然改變，我們不能允許大的延遲，但如果我們需要的信號是正弦信號，我的選擇將始終是 DAC，甚至是便宜的一。與往常一樣，我向您展示了一個工具，作為工程師的您必須決定該工具在哪里有用。