pwm实现AD转换

PWM实现D/A转换

200816022127黄晨电信081 1 基本原理

PWM信号是一种具有固定周期（T）不定占空比（）的数字信号，如图1所示。如果PWM信号的占空比随时间变化，那么通过滤波之后的输出信号将是幅度变化的模拟信号。因此通过控制PWM信号的占空比，就可以产生不同的模拟信号。在ATMega8中就是采用TCNT2来控制周期T，而用与定时器对应的CCR2寄存器来控制可变占空比，进而实现D/A转换。

图1 PWM信号示意图

2 分辨率

基于Timer_2 PWM的DAC分辨率就等于计数器的长度，通常是TCNT2减去CCR2寄存器的值。PWM DAC的最低有效位是一个计数值，分辨率是总的计数值。

R counts = L counts

其中R

counts 是以计数值为单位的分辨率，L

counts

是计数器的总计数值。例如对

8-bit DAC，计数器的长度为8 bits，或者256个计数值。那么分辨率也就是8 bits，或者256。

更一般的情况下，基于PWM定时器和滤波器的PWM DAC的分辨率等于产生模拟信号的PWM信号的分辨率。PWM信号的分辨率决定于计数器的长度和PWM计数器能够实现的最小占空比。用数学表达式如下：

R co

unts

=

，其中 = L counts ，C 是最小占空比。

比特分辨率用下式计算：

如果PWM 计数器的长度为512个计数值，最小的占空比为2个计数值，那么PWM DAC 的分辨率就为：，或者以比特表示：

。

3 系统频率

PWM 信号需要的输出频率等于DAC 的更新频率，因为PWM 信号占空比的每一次变化等效于一次DAC 抽样。PWM 定时器所需的频率取决于PWM 信号频率和所需的分辨率。如下所示：

在这儿，是所需的PWM 定时器频率，是PWM 信号的频率，也就是DAC 的更新频率，n 是所需的比特分辨率。由抽样定理可得，最低的抽样频率应该为400Hz 。但是通常情况下，PWM 信号的频率要远高于Nyquist 抽样速率。这是因为PWM 信号的频率越高，对滤波器的阶数就要求越低，合适的滤波器越容易实现。通常抽样速率取Nyquist 速率的16或者32倍。