我們大多數(shù)人都了解PWM DAC。它們易于實現(xiàn)，價格便宜，并且對于低性能應(yīng)用程序是可接受的。

該方法是對PWM信號的HF分量進行濾波，只剩下與占空比成正比的LF或DC分量。但是，低通濾波器無法完全濾除PWM頻率，因此，LF / DC信號通常會產(chǎn)生一些紋波。

有兩種方法可以減少PWM DAC的紋波。您可以降低低通濾波器的截止頻率，或者提高PWM信號的頻率。當(dāng)通過在給定的時鐘頻率下減小計數(shù)器大小來實現(xiàn)時，較低的截止頻率不可避免地會導(dǎo)致上升時間變慢，而較快的PWM頻率會導(dǎo)致分辨率下降。

我將談?wù)撘粋€有趣的設(shè)計思想，該思想集中在不使用上述方法的情況下降低PWM DAC的紋波。

事實證明，我們可以通過使用兩個相位差為180°的PWM信號來降低紋波。直觀地講，當(dāng)兩個正弦信號在相同頻率上存在180°的相位差時，它們會相互抵消，因此當(dāng)我們使用兩個具有180°相位差的PWM信號時，我們期望諧波能夠相互抵消。好吧，這是事實，但并非對PWM信號的所有諧波都如此。其中一些被取消，但其中一些

別。它與傅立葉級數(shù)有關(guān)，在本文中涉及到太多，所以我將不涉及數(shù)學(xué)。

如何在兩個PWM信號之間實現(xiàn)180°相移？我使用了TI的MSP430FR5969 LaunchPad，但是這種方法通常是通用的。為了實現(xiàn)相移，您將需要兩個計時器。其中一個定時器必須具有兩個“比較捕捉PWM”（CCP）模塊，另一個僅需要一個CCP。

您可以使用一個CCP在具有兩個CCP的定時器中設(shè)置PWM頻率和占空比，而另一個使用CCP產(chǎn)生中斷以啟動另一個定時器，該延遲等于PWM周期的一半。其他定時器中的單個CCP用于設(shè)置為相同的PWM頻率和占空比。您還必須“微調(diào)”延遲，因為軟件將在PWM信號之間引入額外的時間。例如，在我的代碼的第102行中，我將比較寄存器的值從（timer_period + 1）/ 2更改為（timer_period + 1）/ 2-27。

我做了一點研究，看看其他微控制器是否具有類似的硬件以及實現(xiàn)我使用的方法的能力：許多Atmel微控制器都有一個以上的計時器，通常每個計時器都有兩個CCP（例如ATmega 328）。因此，應(yīng)該有可能實現(xiàn)此方法。另一個流行的例子是STM32F051R8（這是一些流行的ST板使用的微控制器）具有11個定時器，其中許多具有不止一個CCP。德州儀器（TI）的基于ARM的微控制器通常具有單獨的PWM和計時器模塊（例如TM4C123GH6PM），因此實現(xiàn)相移應(yīng)該更容易。使用一個定時器可以啟動兩個PWM模塊，延遲時間為PWM周期的一半。如果您嘗試為不同的微控制器實現(xiàn)這種相移方法，請在評論部分讓我知道。

圖1 單PWM和雙PWM電路

在 相移DAC的V out處，將兩個PWM信號相加，并希望某些諧波相互抵消，因此最終可以降低紋波。

讓我們看一下使用不同電阻值的三種情況。每個PWM信號在25％占空比下均為100 kHz。

圖2 上面的跡線是常規(guī)PWM。較低的是雙相移PWM。伏/格 從左到右遞減：100mV，50mV，5mV。

通過查看結(jié)果，我們觀察到兩件事。首先，降低了峰峰值紋波。其次，常規(guī)PWM DAC的紋波基頻等于PWM信號的頻率（100 kHz）。相移PWM DAC的紋波基頻等于 PWM信號的二次諧波（200 kHz），這意味著我們已成功通過相移DAC消除了PWM信號的一次諧波。

這種方法的一個優(yōu)點是在不增加上升時間的情況下降低了紋波（或在上升時間的一半處具有相同的紋波）。

另一個潛在的優(yōu)勢是，通過將兩個PWM的計數(shù)間隔設(shè)置為一個中間值，可使DAC的有效分辨率加倍。這確實會引起輕微的不對稱并增加紋波，但是影響可以忽略不計。

編輯：hfy