脉宽调制是一种调制或改变某个方波的简单方法。方波占空比基本形式是随输入信号变化的。占空比是指方波的高电平时间和低电平时间之比。一个50%占空比的波形会具有50%的高电平时间和50%的低电平时间,而一个10%占空比的波形则具有10%的高电平时间和90%的低电平时间。PWM有许多应用,其中包括电动机控制、伺服控制、调光、开关电源,甚至某些音频放大器。在诸如MEMS（微机电系统）镜面传动器控制等应用系统中,有一个反馈系统必须对PWM进
脉宽调制是一种调制或改变某个方波的简单方法。方波占空比基本形式是随输入信号变化的。占空比是指方波的高电平时间和低电平时间之比。一个50%占空比的波形会具有50%的高电平时间和50%的低电平时间,而一个
10%占空比的波形则具有10%的高电平时间和90%的低电平时间。PWM有许多应用,其中包括电动机控制、伺服控制、调光、
开关电源,甚至某些音频放大器。在诸如MEMS（微机电系统）镜面传动器控制等应用系统中,有一个反馈系统必须对PWM进行调节。有个电路监测并控制PWM输出信号,然后根据应用系统要求改变占空比。输出频率对传动器进行调节,而占空比则设定传动器的速度。反馈回路控制阈值电平。本“设计实例”描述带反馈控制的高频率高分辨率PWM。首先,探讨一下PWM理论也许是有益的。
图1 一个DDS电路可与一个比较器和一个带内部DAC和ADC的微控制器组合在一起,以便产生高分辨率的PWM输出信号。
几种可供选用的体系结构
传统的PWM用两个运算放大器来产生锯齿波形,用一个
电位器来产生直流基准电压,再用一个比较器来产生PWM输出信号。这类设计的优点是切实可行而又成本低廉。遗憾的是,如不改变元件值就无法方便地对频率进行编程,而且频率微调也非常困难。这种方法的另一个问题是难以精确控制占空比。你可以使用数字式电位器来替代机械式电位器,但这样做会加大成本。产生PWM波形的第二种办法是采用ADμC824 MicroConverter（微转换器）。它除了提供两个PWM信号输出以外,还集成了几个
ADC、几个DAC、一个与8052兼容的微控制器以及闪存。你可以配置出分辨率高达
16位的PWM。不过,已编程的频率会影响PWM的分辨率。PWM的频率和分辨率如下：FPWM=16.777 MHz/N,式中N是以位表示的分辨率。
一个内部
PLL可根据32千赫晶振推导出16.77MHz基准时钟。该基准时钟对PWM的输出信号进行采样。如前所述,N是PWM的分辨率,即位的多少。要达到16位的分辨率,PWM的最大频率是
266Hz。频率为200kHz时,分辨率会降到大约6位。因此,ADμC832对于低频高分辨率系统来说是一种理想的低成本方法,但对于高频高分辨率系统来说并非如此。
DDS的实现
要求实时高分辨率频率调节和脉宽调制调节的系统,可以采用直接数字合成器（DDS）在大带宽范围内提供具有高频率分辨率的高精度锯齿波形。于是,你就可以在开环或闭环系统中将该信号作为比较器的输入信号。图1示出了一种产生具有可编程占空比的可编程方波的简便方法。
AD9833型DDS把一个可编程三角形波送入AD8611比较器的一个输入端,并控制输出波形的频率。传动器的反馈回路控制比较器的阈值电平。AD8611是一个具有锁存功能和互补输出的4ns比较器。来自DDS的输入信号直接送到比较器的反相输入端。输出信号通过R
1和R
2反馈到非反相输入端。R
1对R
1+R
2之比决定滞后窗的宽度,而V
DAC设定滞后窗的中心,即平均开关电压。输出端在输入电压大于V
HI时就转变为低电平,并且要到输入电压低于V
LO时才再次转变为高电平,正如下式所示：V
HI=(V+-1.5V-V
DAC)(R
1/(R
1+R
2
