利用混合信號(hào)器件獲得模擬電壓參考值的方法

　　自調(diào)整電壓參考

　　我們可以假定，盡管模擬組件數(shù)量有限，但SoC仍有內(nèi)部參考電壓，自調(diào)整電路正由此產(chǎn)生。這在具有ADC的系統(tǒng)通常如此。這種方法是一種通過(guò)外部數(shù)字引腳獲得模擬電壓的技術(shù)。PWM-DAC方法建立在脈沖寬度調(diào)制的基礎(chǔ)之上，而這種方法則建立在脈沖密度調(diào)制(PDM)原理之上，其中數(shù)字信號(hào)的密度是信號(hào)為高時(shí)的百分比。具體而言，信號(hào)密度是指由“1”和“0”所構(gòu)成的數(shù)字信號(hào)流中“1”所占的百分比。需要注意的是，具體的波形并不重要，只有信號(hào)為高的百分比才重要。在提供的參考材料中給出了關(guān)于密度信號(hào)處理的更多信息。

　　如圖3所示，電路使用SoC中的同步比較器和外部低通濾波器。低通濾波器的輸出為反饋，通過(guò)模擬輸入引腳傳遞到比較器的負(fù)輸入。使用該反饋的比較器遵循與運(yùn)算放大器相同的原理，也采用電壓跟隨器模式。電壓跟隨器輸出將根據(jù)需要而改變，以保持其兩個(gè)輸入相同。如果正輸入上的值高于負(fù)輸入上的值，那么輸出就較高。高輸出將導(dǎo)致低通濾波器的輸出漂移較高，最終使得進(jìn)入比較器的負(fù)輸入高于正輸入。如果負(fù)輸入較高，而輸出保持較低，則會(huì)讓負(fù)輸入下降。這樣，信號(hào)為高時(shí)的百分比(也就是信號(hào)密度)會(huì)發(fā)生變化，從而保持兩個(gè)輸入值相同。最終這會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)輸出的自我調(diào)制，低通濾波器輸出上的密度結(jié)果為Vref = Vbg。由于比較器采用時(shí)鐘計(jì)時(shí)，因此輸出是一個(gè)明確定義的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波后可獲得DC參考電壓。

　　圖3：自調(diào)整電壓參考電路。

　　添加衰減器后可獲得除內(nèi)部參考電壓(Vbg)之外的電壓。如果衰減器添加到輸出上，則能獲得小于Vbg的參考。如果衰減器添加到反饋中，就能獲得大于Vbg的參考。該衰減既可在模擬域，也可在密度域。

　　密度衰減

　　由于自調(diào)整電路的理念建立在PDM基礎(chǔ)之上，因此我們可向密度調(diào)制添加更多電路，以獲得主電路的不同體現(xiàn)。例如，如圖4A所示，我們可在比較器輸出和反饋信號(hào)之間添加密度調(diào)制器(本例中為PWM)。

　　圖4：自調(diào)整電路的實(shí)例。

　　放大器：如果PWM輸出的負(fù)載周期為50%，那么AND門輸出的有效密度就是此前的一半，這會(huì)讓負(fù)輸入值為低的時(shí)間翻一番，從而讓比較器輸出密度翻番。此外，比較器輸出的密度會(huì)根據(jù)PWM的負(fù)載周期發(fā)生變化。該數(shù)字密度信號(hào)經(jīng)過(guò)低通過(guò)濾可獲得DC值，該值取決于內(nèi)部帶隙參考電壓和PWM負(fù)載周期，其計(jì)算方程式如下所示：

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