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行业新闻

如何充分抑制开关输出中不可避免地存在的大型交流纹波分量?

:2021-05-14 14:27:33 

如何充分抑制开关输出中不可避免地存在的大型交流纹波分量?                                                                                                              

实现高分辨率数模转换的一种廉价方法是将微控制器PWM(脉宽调制)输出与精密模拟电压基准,CMOS开关和模拟滤波(基准1)相结合。但是,PWM-DAC设计提出了一个很大的设计问题:如何充分抑制开关输出中不可避免地存在的大型交流纹波分量?当您使用典型的16位微控制器-PWM外设进行DAC控制时,纹波问题变得尤为严重。这样的高分辨率PWM功能通常周期较长,因为2 16 16位定时器和比较器的倒数模数。这种情况会导致交流频率分量缓慢地慢到100或200 Hz。在如此低的纹波频率下,如果您采用足够的普通模拟低通滤波来将纹波抑制到16位(即–96 dB)的噪声水平,则DAC稳定时间可能变为整整一秒或更长。  在电路图1 避免了低通通过组合差分积分,滤波的问题 1,与采样和保持放大器,A 2,在与PWM周期,T同步操作的反馈回路2 中图2 。如果使积分器时间常数等于PWM周期时间(即R 1 ×C 1 = T 2),并且如果采样电容器C 2等于保持电容器C 3,,则滤波器可以在一个PWM周期内获取并稳定到新的DAC值。尽管这种方法很难使 终的DAC完全“高速”,但0.01秒的建立仍然比1秒的建立好100倍。与速度一样重要,建立时间的这种改善不会影响纹波衰减。理论上,同步滤波器的纹波抑制是无限的,实际上 的限制是从S 2 到C 3的非零电荷注入。为S 2选择低注入电荷开关, 为C 3选择大约1 ?F的电容, 很容易导致微伏的纹波幅度。  图1 该DAC纹波滤波器在与PWM同步运行的反馈环路中将差分积分器A 1与采样保持放大器A 2结合在一起。  图2 DAC输出在一个周期内稳定。  可选的反馈分压器R 2 / R 3 在具有通用基准电压源的DAC输出范围内提供灵活性。例如,如果R 2 = R 3,则5V参考电压将产生0至10V的输出范围。这种跨度调整方法的另一个优点是输出纹波保持独立于基准放大。  参考

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