AC-DC и DC-DC преобразователи напряжения Top Power на складе ЭЛТЕХ
РадиоЛоцман - Все об электронике

Возврат половины улучшает интегральную нелинейность ШИМ и время установления

ШИМ – это простая, крутая, дешевая, веселая и (поэтому) популярная технология реализации ЦАП. Отличная дифференциальная нелинейность (DNL) и монотонность фактически гарантированы ШИМ. Также гарантированы стабильность нуля и погрешность полной шкалы, которая, как правило, ограничивается только качеством опорного напряжения. Однако интегральная нелинейность ШИМ (INL) не всегда потрясающая, а необходимость низкочастотной фильтрации пульсаций означает, что скорость ЦАП не слишком высока. Эти запутанные темы рассматриваются в…

Современные альтернативы AC/DC-преобразователю хIPER12A от ведущих китайских производителей

  1. Распространенная причина интегральной нелинейности ШИМ и программное решение для ее устранения обсуждаются в статье «Минимизация выходного сопротивления пассивного сглаживающего фильтра ШИМ. Насколько низким его можно сделать?» [1].
  2. Большое время установления ШИМ (TS), которое может быть проблематичным, а также способ его уменьшения рассматриваются в статье «Подавитель пульсаций ШИМ ЦАП с аналоговым вычитанием» [2].

Схема на Рисунке 1 предлагает хитрую, абсолютно аналоговую стратегию решения обеих проблем. Эта хитрость заключается в том, чтобы «Вернуть половину» (Take Back Half, TBH). Она опирается на два дифференциальных соотношения, которые эффективно вычитают (возвращают обратно) члены ошибки.

  1. Для частот сигнала, меньших или равных 1/TS (включая постоянное напряжение), XC >> R и Z = 2(XAVG – YAVG/2). где Z – напряжение в узле Z, а XAVG и YAVG – средние значения напряжений в узлах X и Y.
  2. Для частот, бóльших или равных частоте ШИМ, XC << R и Z = XRIPPLE – YRIPPLE, где XRIPPLE и YRIPPLE – амплитуды пульсаций в узлах X и Y.
Все значения R и C номинально равны. Схема опирается на два дифференциальных соотношения, которые эффективно вычитают члены ошибки для методики TBH.
Рисунок 1. Все значения R и C номинально равны. Схема опирается на два дифференциальных
соотношения, которые эффективно вычитают члены ошибки для методики TBH.

Поскольку только один коммутатор управляет нагрузкой R в узле Y, а два параллельных управляют узлом X, INL, обусловленная нагрузкой на коммутатор в узле Y, ровно вдвое больше, чем в X. Поэтому напряжение Z = 2(XAVG – YAVG/2) возвращается обратно, компенсирует ошибку и имеет (теоретически) нулевое значение INL.

Напряжение XRIPPLE равно YRIPPLE, поэтому напряжение пульсаций в узле Z, равное XRIPPLE – YRIPPLE, обнуляется, и также имеет (теоретически) нулевое значение, что позволяет уменьшить постоянные времени RC-фильтра пульсаций, и, соответственно, снизить время установления.

Компонент преобразования постоянного тока при Z равен –D×VREF, где D – коэффициент заполнения импульсов ШИМ. Точность преобразования высока и не зависит от допусков номиналов сопротивлений и емкостей. Однако в идеале для наилучшего подавления пульсаций и нелинейности они должны быть точно равны.

Ссылки

  1. Stephen Woodward. Минимизация выходного сопротивления пассивного сглаживающего фильтра ШИМ. Насколько низким его можно сделать?
  2. Stephen Woodward. Подавитель пульсаций ШИМ ЦАП с аналоговым вычитанием

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Take back half improves PWM integral linearity and settling time

ТМ Электроникс. Электронные компоненты и приборы. Скидки, кэшбэк и бесплатная доставка
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя