全油门（PWM占空比= 1）当前输出精度完全由R4的精度和LM337内部参考的±2％（保证，通常更好，通常更好）的精度确定。因此，它独立于逻辑供应...
消除 PWM DAC 纹波和电源噪声
接线图
2025年02月15日 13:01 20
admin
它采用普通 PWM 信号与其交流耦合逆信号的无源求和，从而显着衰减不需要的交流（纹波）分量，而不影响所需的直流分量。
几年前，我发表了一个设计理念（参见图 1：“通过模拟减法消除 PWM DAC 纹波”， 2017 年 11 月 28 日），展示了消除 PWM 输出纹波的简单技巧。它采用普通 PWM 信号与其交流耦合逆信号的无源求和，从而显着衰减不需要的交流（纹波）分量，而不影响所需的直流分量。
图 1通过模拟减法消除 PWM DAC 纹波。
这当然是解决 PWM 精度问题的一种优雅、完美可行且有效的解决方案。
然而，由于每个 DAC 需要两个模拟开关封装，如果需要多个通道的 PWM DA 转换，封装数量可能会变得非常大。此外，随着通道数量的增加，Vref 上的总负载也会增加，这取决于所使用的参考器件，最终可能会降低参考电压的精度。
LT431 (U1) 将 U2 引脚 2 的平均差值与其内部 2.50V 参考电压进行积分，并通过在 Fclk x 脉冲持续时间 x 5V = 脉冲面积小于 2.5V 时增加 Q2 脉冲持续时间强制相等，并在大于 2.5V 时减少 Q2 脉冲持续时间。 R1C4 设置积分的时间常数，R4 为 U1 的输入偏置电流 (~1.8μA) 提供补偿，R5 为 U1 的输出提供上拉。
U2 固有的内部器件匹配（传播和转换时间等）使其他三位能够准确跟踪 U2 反馈环路内的触发器，从而为所有三个 PWM 通道提供准确的校准。关联的 RC 网络实现纹波消除，如果所有三个网络均已填充，则只需两个器件封装即可提供三个精确的 DAC。
几年前，我发表了一个设计理念（参见图 1：“通过模拟减法消除 PWM DAC 纹波”， 2017 年 11 月 28 日），展示了消除 PWM 输出纹波的简单技巧。它采用普通 PWM 信号与其交流耦合逆信号的无源求和，从而显着衰减不需要的交流（纹波）分量，而不影响所需的直流分量。图 1通过模拟减法消除 PWM DAC 纹波。
其中一项TAoE改进解决了这样一个事实：PWM DAC 精度往往受到对数字逻辑电源的依赖的限制，正如 H&H 恰当地指出的那样，数字逻辑电源“非常不准确”。他们巧妙的解决方案（参见图 2）是在常用的 PWM 拓扑中添加精密模拟开关和精确的电压基准，从而将 DAC 输出与逻辑电源不准确的情况隔离开来。一个开关生成普通 PWM 波形的精确版本，而另一个开关则生成其相反波形。将后者的交流耦合分量添加到前者的直流分量中，执行纹波消除模拟减法，如我 2015 年设计理念 (DI) 中所述。
这当然是解决 PWM 精度问题的一种优雅、完美可行且有效的解决方案。
然而，由于每个 DAC 需要两个模拟开关封装，如果需要多个通道的 PWM DA 转换，封装数量可能会变得非常大。此外，随着通道数量的增加，Vref 上的总负载也会增加，这取决于所使用的参考器件，最终可能会降低参考电压的精度。
因此，图 3中显示了图 2 的一个简单变体，其中 PWM 逻辑控制信号用于导出纹波消除信号，从而节省了模拟开关并减少了一半的 Vref 负载。这需要按系数 X = Vlogic/Vref 缩放 R2C2 纹波减去组件，当然，只有当 X 稳定时，该系数才能工作。另请注意，PWM 设置点必须为 1 补码 (VCC = -V – 1)，这可以在软件中轻松完成。
图3 PWM逻辑信号用于纹波消除，从而节省了一个开关。
如果 Vlogic 不够稳定，图 3 无法正常工作，图 4显示了TAoE精度提升概念的另一种不同实现方式，它利用精确伺服脉冲面积（幅度 x 持续时间 x 频率）到精确参考电压的方法，如VFC 模数转换背景下最近的另一个 DI所示。图 4 Q2 脉冲区域伺服至参考电压。
图 4 依赖于 TL431 等可调电压基准的能力来充当具有精确内置阈值的模拟比较器/积分器，如图5所示。
LT431 (U1) 将 U2 引脚 2 的平均差值与其内部 2.50V 参考电压进行积分，并通过在 Fclk x 脉冲持续时间 x 5V = 脉冲面积小于 2.5V 时增加 Q2 脉冲持续时间强制相等，并在大于 2.5V 时减少 Q2 脉冲持续时间。 R1C4 设置积分的时间常数，R4 为 U1 的输入偏置电流 (~1.8μA) 提供补偿，R5 为 U1 的输出提供上拉。
U2 固有的内部器件匹配（传播和转换时间等）使其他三位能够准确跟踪 U2 反馈环路内的触发器，从而为所有三个 PWM 通道提供准确的校准。关联的 RC 网络实现纹波消除，如果所有三个网络均已填充，则只需两个器件封装即可提供三个精确的 DAC。
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