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从数字PWM信号获取模拟电压
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引言
脉宽调制 （PWM） 是从微控制器或 FPGA 等数字器件产生模拟电压的一种常用方法。大多数微控制器都具有内置的专用 PWM 产生外设，而且其仅需几行 RTL 代码即可从FPGA产生一个PWM信号。如果模拟信号的性能要求不是太严格，那么这就是一种简单和实用的方法，因为它只需要一个输出引脚，而且与具有一个 SPI 或 I2C 接口的数模转换器 （DAC） 相比，其代码开销是非常低。图 1 示出了一款典型应用，其采用一个经滤波的数字输出引脚来产生一个模拟电压。
该方案的诸多不足之处您不必深究就能发现。理想情况下，一个12位模拟信号应具有小于1LSB的纹波，因而对于一个 5kHz PWM 信号需要采用一个 1.2Hz 低通滤波器。电压输出的阻抗由滤波器电阻决定，如果要保持一个大小合理的滤波电容器，那么它就会相当大。因此，输出必须只驱动一个高阻抗负载。PWM 至模拟转换函数的斜率（增益）由微控制器（很可能是不准确） 的数字电源电压来决定。一个更微妙的影响是：为了保持线性度，在高态中连接至电源之数字输出引脚的有效电阻，以及在低态中连接至地的电阻，相比于滤波器电阻的阻值时， 失配必须很小。最后，PWM 信号必须是连续的，旨在把输出电压保持在一个恒定值，假如处理器被置于一种低功率停机状态，这或许会产生问题。
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