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PCB布局PWM數(shù)模轉換器注意事項
Pcb布局將數(shù)字數(shù)據(jù)轉換為模擬信號。通常，這是通過數(shù)模轉換器組件完成的，但這意味著將另一部分及其相關電路放置在板上。通過使用設計中已經(jīng)使用的組件中已有的PWM功能，您可以轉換信號而無需在設計中添加其他多引腳組件。以下是有關如何在下一個印刷電路板上設計PWM數(shù)模轉換器的更多信息。
由于普通電路板上的大部分電路都是由數(shù)字電路組成的，因此將這些信號連接到數(shù)字接口設備是一件相當簡單的事情。以一個簡單的開關為例。盡可能地打開或關閉信號是數(shù)字的。但是，當數(shù)字信號必須連接的設備本質上是模擬信號時，必須首先將數(shù)字信號轉換為模擬信號。這通常是數(shù)模轉換器或DAC的工作。但問題是，您可能正在使用設計中尚未內置DAC的組件。
如果您有時間，空間和預算，則可以輕松地在設計中添加一個外部DAC組件來處理轉換。有多種包裝樣式可供選擇。但是，如果您不想在設計中添加其他組件，并且也不想更改已經(jīng)在使用的電路，則需要找到另一個選擇。幸運的是，您現(xiàn)有的電路中可能已經(jīng)內置了另一種選擇，并且可以使用微控制器上的脈沖寬度調制（PWM）輸出。
由于大多數(shù)微控制器至少帶有一個PWM外設，因此只需使用一個電阻和一個電容器來創(chuàng)建低成本的數(shù)模轉換器即可。但是，這些轉換器的精度最高，如果需要考慮使用外部DAC。但是出于一般目的，PWM可能是您一直在尋找的替代方案。
印刷電路板上的電源電路
設計PWM數(shù)模轉換器的好處
脈沖寬度調制通過改變信號脈沖的寬度而不是其頻率來產(chǎn)生可變電壓。為了改變電壓，數(shù)字信號的高和低分為ON和OFF部分。高電平和低電平狀態(tài)的持續(xù)時間或脈沖保持不變，但是信號為ON或OFF的時間量將改變以產(chǎn)生不同的電壓。例如，如果脈沖的“開”狀態(tài)或“占空比”為50％，則分別在10伏和0伏時具有高和低狀態(tài)的信號將減小到5伏。同樣，如果同一脈沖的占空比為25％，而低電平為75％，則該信號將僅產(chǎn)生2.5伏。
PWM也可以使用相同的過程電壓創(chuàng)建來生成所需的模擬信號。所需電壓由PWM創(chuàng)建，然后由數(shù)字載波傳輸?shù)?span>RC電路。在那里，它通過電阻器和電容器進行濾波，以使其平滑至平均值。可以對PWM進行編程以創(chuàng)建多個電壓，以創(chuàng)建完整的模擬信號。
選擇使用哪個數(shù)模轉換器的參數(shù)之一是其分辨率值（以“位”為單位）。在常規(guī)DAC組件中，分辨率取決于其可以產(chǎn)生多少個不同的輸出電壓。由于PWM信號的每個占空比對應于特定的輸出電壓，因此PWM的分辨率也可以像傳統(tǒng)DAC一樣被識別。將PWM用作DAC顯然比我們在此簡單說明中介紹的要多得多，但這將使您了解設計中微控制器的PWM輸出可能實現(xiàn)的功能。
PCB設計工具中的約束管理系統(tǒng)對于良好的元件放置至關重要
PWM數(shù)模轉換器電路的布局注意事項
在設計上確定PWM的分辨率時，必須考慮輸出電壓紋波的影響。當PWM對電阻器和電容器進行充電和放電時，會發(fā)生此紋波。可以通過增加RC電路的值來減輕這種影響，但這也可以增加紋波電壓穩(wěn)定所需的時間。為了彌補這一點，您可以添加第二個RC濾波器電路，但是其他組件將在您的布局上占用更多空間。
與任何電源電路一樣，您應使RC濾波器組件靠近PWM輸出。另外，請確保將數(shù)字和模擬組件分開，并使用單獨的接地層隔離模擬和數(shù)字返回路徑。