双 μC 的 PWM 频率和分辨率-设计应用

精品文档-下载后可编辑双μC的PWM频率和分辨率-设计应用该方法是过滤PWM信号的HF分量，只留下与占空比成正比的LF或DC分量。然而，低通滤波器并不能完全滤除PWM频率，因此LF/DC信号一般会有一些纹波。有两种方法可以降低PWMDAC的纹波。可以降低低通滤波器的截止频率，或者提高PWM信号的频率。不可避免地，较低的截止频率转化为较慢的上升时间，而更快的PWM频率转化为较低的分辨率（通过在给定时钟频率下减小计数器大小来实现）。我将讨论一个有趣的设计理念，它专注于在不使用上述方法的情况下降低PWMDAC的纹波。事实证明，我们可以通过使用两个相位差为180°的PWM信号来降低纹波。直观上，当两个相同频率的正弦信号之间存在180°相位差时，它们会相互抵消，所以我们期望当我们使用两个具有180°相位差的PWM信号时，谐波会相互抵消，对吗？嗯，这是真的，但不是PWM信号的所有谐波。其中一些被取消，但其中一些不。它与傅里叶级数有关，对于这篇文章来说有点太复杂了，所以我不会深入讨论数学。

如何实现两个PWM信号之间的180°相移？我使用了TI的MSP430FR5969LaunchPad，但该方法大多是通用的。为了实施相移，您将需要两个定时器。其中一个定时器必须有两个比较捕获PWM(CCP)模块，另一个只需要一个CCP。您可以使用其中一个CCP在具有两个CCP的定时器中设置PWM频率和占空比，并使用另一个CCP生成中断以启动另一个定时器，延迟等于PWM周期的一半。另一个定时器中的单个CCP用于设置相同的PWM频率和占空比。您还必须“微调”延迟，因为软件将在PWM信号之间引入额外的时间。例如，在我的代码的第102行，我将比较寄存器值从(timer_period+1)/2更改为(timer_period+1)/2-27。我做了一些研究，看看其他微控制器是否有类似的硬件以及实现我使用的方法的能力：许多Atmel微控制器有多个定时器，通常每个都有两个CCP（例如，ATmega328）。因此，应该可以实施此方法。另一个流行的例子，STM32F051R8（这是一些流行的ST板使用的微控制器）有11个定时器，其中许多有多个CCP。TexasInstrument的基于ARM的微控制器通常具有单独的PWM和定时器模块（例如TM4C123GH6PM），因此应该更容易实现相移。通过使用其中一个定时器，两个PWM模块可以以半个PWM周期的延迟启动。如果您尝试为不同的微控制器实施这种相移方法，请在评论部分告诉我。

图1单和双PWM电路在相移DAC的Vout处，两个PWM信号相加在一起，希望一些谐波相互抵消，因此我们终得到较低的纹波。让我们看一下使用不同电阻值的三种情况。每个PWM信号在25%的占空比下都是100kHz。

图2上面的迹线是传统的PWM。下方是双相移PWM。伏特/格从左到右递减：100mV、50mV、5mV。通过查看结果，我们观察到两件事。首先，峰峰值纹波降低。其次，传统PWMDAC的纹波基频等于PWM信号的频率(100kHz)。相移PWMDAC的纹波基频等于PWM信号的二次谐波(200kHz)，这意味着我们成功地使用相移DAC消除了PWM信号的谐波。这种方法的一个优点是在不增加上升时间的情况下降低纹波（或在上升时间的一半时保持相同的纹波