实现高分辨率(16 位)DAC 的最高 8 位解决 PWM 迟钝问题

出处:维库电子市场网 发布于:2024-08-22 16:12:29 | 546 次阅读

  图 1提供了一种解决 PWM 迟钝问题的方案,即使用它来实现高分辨率(16 位)DAC 的最高 8 位,而另一种技术(数字电位器)提供低 8 位。然后,两个输出在一个简单的 256:1 比例电阻分压器中被动相加。这样做的好处是稳定速度提高了 256 倍(与使用 PWM 进行完整的 16 位计数相比),同时还具有 16 位分辨率、单调性、线性度(INL 和 DNL)和微伏零点稳定性。该电路仅靠从单个 5V 电源轨吸取的几 mA 电流运行,同时还集成了相当不错的电压基准。

  输入的 3 至 5v 逻辑、8 位分辨率 PWM 经 R5C7 和高速 AC 逆变器 U1 反转和电平转换,成为精确的 0 至 2.50v 方波,这得益于 LM4040 电压基准和 CMOS 逻辑用作精密模拟开关时的固有特性。波形未反转,并由 U1 的其他五个元件缓冲,成为低阻抗 (~5 Ω) 高质量 0 至 100% 占空比 PWM 输出。U1 的出色过渡对称性(Tphl 和 TPlh 传播时间相差不到 100 ps)有助于提高准确性和线性度,而通过 R5 的正反馈会产生锁存动作,可适应静态 0% (0v) 和 100% (2.5v) 占空比状态。
  有源低通模拟纹波减法滤波通过R1C1 + R2C2 网络进行,如“使用模拟减法消除 PWM DAC 纹波”中所述。如果我们假设256/32 MHz = 8 ?s PWM 周期,则所示的4.99 kΩ x 0.1 ?F = 499 ?s RC 时间常数适用于 16 位 (96 dB) 纹波衰减。电容当然需要根据不同的 PWM 时钟频率进行比例调整。
  同时,1k Dpot U2 提供 SPI 控制、8 位分辨率、0 至 2.5v lsbyte 贡献,该贡献通过 R2R3 分压器以 256:1 的比例与 U1 的 PWM 输出相加。R2:R3 比率应准确且稳定,优于 0.5%。R3 远高于电位器提供的 2.5k(最大)可变阻抗,因此其对非线性的贡献保持小于 +/-? lsb。
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