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技術(shù)專(zhuān)題
PCB布局PWM數模轉換器注意事項
Pcb布局將數字數據轉換為模擬信號。通常，這是通過(guò)數模轉換器組件完成的，但這意味著(zhù)將另一部分及其相關(guān)電路放置在板上。通過(guò)使用設計中已經(jīng)使用的組件中已有的PWM功能，您可以轉換信號而無(wú)需在設計中添加其他多引腳組件。以下是有關(guān)如何在下一個(gè)印刷電路板上設計PWM數模轉換器的更多信息。
由于普通電路板上的大部分電路都是由數字電路組成的，因此將這些信號連接到數字接口設備是一件相當簡(jiǎn)單的事情。以一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)為例。盡可能地打開(kāi)或關(guān)閉信號是數字的。但是，當數字信號必須連接的設備本質(zhì)上是模擬信號時(shí)，必須首先將數字信號轉換為模擬信號。這通常是數模轉換器或DAC的工作。但問(wèn)題是，您可能正在使用設計中尚未內置DAC的組件。
如果您有時(shí)間，空間和預算，則可以輕松地在設計中添加一個(gè)外部DAC組件來(lái)處理轉換。有多種包裝樣式可供選擇。但是，如果您不想在設計中添加其他組件，并且也不想更改已經(jīng)在使用的電路，則需要找到另一個(gè)選擇。幸運的是，您現有的電路中可能已經(jīng)內置了另一種選擇，并且可以使用微控制器上的脈沖寬度調制（PWM）輸出。
由于大多數微控制器至少帶有一個(gè)PWM外設，因此只需使用一個(gè)電阻和一個(gè)電容器來(lái)創(chuàng )建低成本的數模轉換器即可。但是，這些轉換器的精度最高，如果需要考慮使用外部DAC。但是出于一般目的，PWM可能是您一直在尋找的替代方案。
印刷電路板上的電源電路
設計PWM數模轉換器的好處
脈沖寬度調制通過(guò)改變信號脈沖的寬度而不是其頻率來(lái)產(chǎn)生可變電壓。為了改變電壓，數字信號的高和低分為ON和OFF部分。高電平和低電平狀態(tài)的持續時(shí)間或脈沖保持不變，但是信號為ON或OFF的時(shí)間量將改變以產(chǎn)生不同的電壓。例如，如果脈沖的“開(kāi)”狀態(tài)或“占空比”為50％，則分別在10伏和0伏時(shí)具有高和低狀態(tài)的信號將減小到5伏。同樣，如果同一脈沖的占空比為25％，而低電平為75％，則該信號將僅產(chǎn)生2.5伏。
PWM也可以使用相同的過(guò)程電壓創(chuàng )建來(lái)生成所需的模擬信號。所需電壓由PWM創(chuàng )建，然后由數字載波傳輸到RC電路。在那里，它通過(guò)電阻器和電容器進(jìn)行濾波，以使其平滑至平均值?？梢詫?span>PWM進(jìn)行編程以創(chuàng )建多個(gè)電壓，以創(chuàng )建完整的模擬信號。
選擇使用哪個(gè)數模轉換器的參數之一是其分辨率值（以“位”為單位）。在常規DAC組件中，分辨率取決于其可以產(chǎn)生多少個(gè)不同的輸出電壓。由于PWM信號的每個(gè)占空比對應于特定的輸出電壓，因此PWM的分辨率也可以像傳統DAC一樣被識別。將PWM用作DAC顯然比我們在此簡(jiǎn)單說(shuō)明中介紹的要多得多，但這將使您了解設計中微控制器的PWM輸出可能實(shí)現的功能。
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PWM數模轉換器電路的布局注意事項
在設計上確定PWM的分辨率時(shí)，必須考慮輸出電壓紋波的影響。當PWM對電阻器和電容器進(jìn)行充電和放電時(shí)，會(huì )發(fā)生此紋波?？梢酝ㄟ^(guò)增加RC電路的值來(lái)減輕這種影響，但這也可以增加紋波電壓穩定所需的時(shí)間。為了彌補這一點(diǎn)，您可以添加第二個(gè)RC濾波器電路，但是其他組件將在您的布局上占用更多空間。
與任何電源電路一樣，您應使RC濾波器組件靠近PWM輸出。另外，請確保將數字和模擬組件分開(kāi)，并使用單獨的接地層隔離模擬和數字返回路徑。