基于DPWM的高速高精度積分型模／數(shù)轉(zhuǎn)換器

1．1 數(shù)字脈寬調(diào)制模塊設(shè)計(jì)
該轉(zhuǎn)換器的核心控制部分可由單片機(jī)、DSP，F(xiàn)P-GA等實(shí)現(xiàn)。主要完成DPWM的發(fā)生、模擬信號(hào)的測(cè)量及A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的顯示控制。該設(shè)計(jì)原型采用Cy-cloneⅡFPGA為控制芯片，其程序的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

具體工作過程：通過鎖相環(huán)得到高速時(shí)鐘，用于產(chǎn)生高分辨率的DPWM信號(hào)；利用按一定規(guī)律調(diào)整占空比的DPWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)外部電容電壓的控制，與輸入模擬量信號(hào)比較，直到比較器翻轉(zhuǎn)，此時(shí)的Duty×Vref即為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。在系統(tǒng)中，輸入50 MHz時(shí)鐘，通過鎖相環(huán)倍頻到400 MHz，A／D轉(zhuǎn)換精度達(dá)到165μV，具體設(shè)計(jì)如圖3所示，其信號(hào)功能如表1所示。

1．2 DPWM發(fā)生器設(shè)計(jì)
DPWM發(fā)生模塊通過實(shí)時(shí)更新的占空比設(shè)定值，發(fā)出高分辨率的DPWM信號(hào)。在該系統(tǒng)中，DPWM信號(hào)的頻率為20 kHz，DPWM精度為20 000個(gè)時(shí)鐘周期／占空比。如圖4所示，其信號(hào)功能如表2所示。

1．3 模擬量監(jiān)測(cè)器設(shè)計(jì)
該模塊的主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)比結(jié)果INT，不斷調(diào)整DUTY，得到最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果Duty display。模擬開關(guān)控制信號(hào)ASW則完成一個(gè)監(jiān)測(cè)過程的控制。過程如下：電容放電→對(duì)地測(cè)量校準(zhǔn)→模擬測(cè)量(占空比改變)→比較器翻轉(zhuǎn)完成轉(zhuǎn)換。以上3步不斷循環(huán)。模擬測(cè)量模塊如圖5所示，其信號(hào)功能如表3所示。