使用智能数模转换器生成脉宽调制信号
智能数模转换器(dac)及其如何为诸多应用带来价值。智能dac可减轻软件开发的负担从而提高设计效率，还能提供很多有用的功能，若没有这些功能，则需要使用性能较低或类似但成本更高的外部元件。智能dac的集成特性能以低成本实现高精度。
在本文中，我们将讨论智能dac如何通过器件的反馈引脚产生直接由模拟信号控制的脉宽调制(pwm)信号。本示例中使用的dac53701采用非易失性存储器(nvm)，后者经过初步编程，即使在下电上电后，也可以存储所有寄存器配置。
对于汽车照明和工业应用中的远程控制和故障管理，可以将智能dac用作pwm发生器，以提供可配置的模拟至pwm转换、占空比转换以及通用输入(gpi)至pwm转换，与同类竞争解决方案相比成本更低且性能更高。让我们从简单的pwm生成开始，详细了解各个方面。
pwm函数生成
与微控制器(mcu)或基于计时器的解决方案不同，智能dac具有连续波形生成(cwg)模式，可实现简单的pwm生成。函数发生器能够输出三角波、具有上升或下降斜率的锯齿波以及方波。您可以使用配置寄存器来自定义波形的压摆率和高低电压电平。函数发生器可以创建具有有限数量的可调频率且占空比为50%的方波。
模拟至pwm转换
对于诸如温度至pwm的应用，智能dac可通过将锯齿波或三角波发送至内部输出缓冲器的一个输入端，并将阈值电压发送至另一个输入端，来实现模拟至pwm转换输出。dac53701反馈引脚会提供内部输出缓冲器的输出和反相输入之间的反馈路径，从而将该缓冲器用作比较器。在图1所示的示例中，电阻分压器产生的模拟输入电压(vfb)被应用于反馈引脚。通过将dac53701生成的三角波形与vfb进行比较，可生成方波。使用负温度系数电阻器代替电阻梯中的某个电阻会产生可变占空比。
图1：模拟至pwm转换电路和仿真
公式1和2会计算输入波形的频率设置以产生pwm。这些公式中的寄存器会编程为智能dac。
高裕度是波形的高压电平，低裕度是波形的低压电平。pwm输出的占空比与施加在反馈引脚上的高裕度、低裕度和vfb相关，如公式3所示：
gpi至pwm转换
在基于gpi的led汽车尾灯调光中，智能dac通过扩展反馈电阻分压器网络来提供额外的数字接口，如图2所示。在图1所示的dac53701反馈网络中增加两个电阻器会创建两个新的gpi引脚。反馈引脚上的电压根据gpi1和gpi2的电平而变化。
如前一节所述，反馈引脚上的电压，以及cwg产生的三角波形或锯齿波形的高裕度和低裕度电压，决定了pwm输出的占空比。gpi0可通过对dac53701加电和断电来为系统提供打开和关闭功能，或者为cwg提供启停功能。
图2：gpi至pwm转换电路和仿真
555定时器替代产品
智能dac的pwm占空比通过更改三角波或锯齿波高裕度和低裕度电压来控制，而频率是通过设置dac的压摆率来控制。这些可编程设置消除了对其他计时电路（例如555计时器）的需求。将555计时器替换为智能dac有诸多优势。典型的555计时器尺寸为9mm x 6mm，需要通过外部元件来设置其工作频率。智能dac采用2mm x 2mm quad flat no-lead封装，所需的外部元件更少，并且其频率不受任何易温移的外部元件控制。
pwm占空比转换
当您需要调整pwm占空比以匹配系统中各种器件的输入范围时，智能dac可以转换输入pwm信号的占空比。在pwm输入信号上添加一个电阻电容(rc)滤波器会将其转换为模拟电压，适用于智能dac的反馈引脚。大多数情况下，您需要对pwm输入信号进行反相，因为rc滤波器将为较大的占空比提供较大的模拟电压。dac53701反馈引脚上的较大模拟电压将产生占空比较小的输出波。
在对输入pwm进行反相输入并添加rc滤波器之后，可以通过以下方法改变输出的占空比：使用电阻分压器对rc滤波器的输出进行分频，或根据公式3调整来自dac53701 cwg的三角波或锯齿波的高裕度和低裕度值。使用图3的原理图和仿真显示了输入pwm波形的反相和滤波，以及使用dac53701的占空比转换。
图3：pwm占空比转换电路和仿真
结束语
智能dac非常适合大多数需要产生pwm的设计或子系统，并提供对内部元件的访问以及存储和可编程性。智能dac可以帮助利用多个输入，并将温度、电阻或gpi输入转换为准确且可控的pwm信号。
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pwm函数生成
与微控制器(mcu)或基于计时器的解决方案不同，智能dac具有连续波形生成(cwg)模式，可实现简单的pwm生成。函数发生器能够输出三角波、具有上升或下降斜率的锯齿波以及方波。您可以使用配置寄存器来自定义波形的压摆率和高低电压电平。函数发生器可以创建具有有限数量的可调频率且占空比为50%的方波。
模拟至pwm转换
对于诸如温度至pwm的应用，智能dac可通过将锯齿波或三角波发送至内部输出缓冲器的一个输入端，并将阈值电压发送至另一个输入端，来实现模拟至pwm转换输出。dac53701反馈引脚会提供内部输出缓冲器的输出和反相输入之间的反馈路径，从而将该缓冲器用作比较器。在图1所示的示例中，电阻分压器产生的模拟输入电压(vfb)被应用于反馈引脚。通过将dac53701生成的三角波形与vfb进行比较，可生成方波。使用负温度系数电阻器代替电阻梯中的某个电阻会产生可变占空比。
图1：模拟至pwm转换电路和仿真
公式1和2会计算输入波形的频率设置以产生pwm。这些公式中的寄存器会编程为智能dac。
高裕度是波形的高压电平，低裕度是波形的低压电平。pwm输出的占空比与施加在反馈引脚上的高裕度、低裕度和vfb相关，如公式3所示：
gpi至pwm转换
在基于gpi的led汽车尾灯调光中，智能dac通过扩展反馈电阻分压器网络来提供额外的数字接口，如图2所示。在图1所示的dac53701反馈网络中增加两个电阻器会创建两个新的gpi引脚。反馈引脚上的电压根据gpi1和gpi2的电平而变化。
如前一节所述，反馈引脚上的电压，以及cwg产生的三角波形或锯齿波形的高裕度和低裕度电压，决定了pwm输出的占空比。gpi0可通过对dac53701加电和断电来为系统提供打开和关闭功能，或者为cwg提供启停功能。
图2：gpi至pwm转换电路和仿真
555定时器替代产品
智能dac的pwm占空比通过更改三角波或锯齿波高裕度和低裕度电压来控制，而频率是通过设置dac的压摆率来控制。这些可编程设置消除了对其他计时电路（例如555计时器）的需求。将555计时器替换为智能dac有诸多优势。典型的555计时器尺寸为9mm x 6mm，需要通过外部元件来设置其工作频率。智能dac采用2mm x 2mm quad flat no-lead封装，所需的外部元件更少，并且其频率不受任何易温移的外部元件控制。
pwm占空比转换
当您需要调整pwm占空比以匹配系统中各种器件的输入范围时，智能dac可以转换输入pwm信号的占空比。在pwm输入信号上添加一个电阻电容(rc)滤波器会将其转换为模拟电压，适用于智能dac的反馈引脚。大多数情况下，您需要对pwm输入信号进行反相，因为rc滤波器将为较大的占空比提供较大的模拟电压。dac53701反馈引脚上的较大模拟电压将产生占空比较小的输出波。
在对输入pwm进行反相输入并添加rc滤波器之后，可以通过以下方法改变输出的占空比：使用电阻分压器对rc滤波器的输出进行分频，或根据公式3调整来自dac53701 cwg的三角波或锯齿波的高裕度和低裕度值。使用图3的原理图和仿真显示了输入pwm波形的反相和滤波，以及使用dac53701的占空比转换。
图3：pwm占空比转换电路和仿真
结束语
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