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ICs für Genauigkeit und kurze Einschwingzeit

PWM-Signale in präzise analoge Spannungen umwandeln

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Bessere Lösung zur PWM-Analog-Umwandlung

Bild 2 zeigt einen Versuch, die geschilderten Schwächen zu beheben. Ein Ausgangspuffer erlaubt die Bereitstellung eines Analogausgangs mit geringer Impedanz trotz der Verwendung eines hochohmigen Filterwiderstands. Die Verstärkungs-Genauigkeit verbessert sich dank eines externen CMOS-Puffers. Dieser wird von einer Präzisions-Referenz gespeist, sodass das PWM-Signal zwischen dem Massepotenzial und einem präzisen High-Pegel schwingt.

Diese Schaltung ist durchaus brauchbar, versursacht aber einen hohen Bauteileaufwand. Außerdem gibt es keine Möglichkeit, weniger als 1,1 s Einschwingzeit zu erzielen, und auch das Beibehalten der analogen Ausgangsspannung ohne dauerhaft anliegendes PWM-Signal ist nicht möglich.

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Eine wirklich gute Lösung zur PWM-Analog-Umwandlung

Bei den Bausteinen LTC2644 und LTC2645 handelt es sich um zwei- bzw. vierkanalige DACs mit PWM-Eingang und Spannungsausgang, die eine eingebaute Referenz mit einer Drift von 10 ppm/°C enthalten und mit digitalen PWM-Signalen eine Performance von echten 8, 10 oder 12 Bit erzielen. LTC2644 und LTC2645 vermeiden die zuvor geschilderten Probleme, indem sie das Tastverhältnis des eingangsseitigen PWM-Signals direkt messen und den entsprechenden digitalen 8-, 10- oder 12-Bit-Code mit der steigenden Flanke an einen Präzisions-DAC übergeben.

Eine eingebaute 1,25-V-Referenz legt den Skalenendwert des Ausgangs auf 2,5 V fest. Sollte ein Ausgang mit einem anderen Full-Scale-Wert benötigt werden, kann eine externe Referenz verwendet werden. Ein separater IOVCC-Pin legt den digitalen Eingangspegel fest, sodass der direkte Anschluss an FPGAs mit 1,8 V Versorgungsspannung, an 5-V-Mikrocontroller oder beliebige dazwischenliegende Spannungen möglich ist.

Die Spezifikationen bezüglich der statischen Genauigkeit sind hervorragend: 5 mV Offsetspannung, ein maximaler Verstärkungsfehler von 0,8 % und eine maximale integrale Nichtlinearität (INL) von 2,5 LSB (12-Bit) sprechen für sich. Die Einschwingzeit des Ausgangs beträgt 8 µs von der steigenden Flanke des PWM-Eingangssignals bis auf 0,024 % des Endwerts (1 LSB bei 12 Bit). Der PWM-Frequenzbereich beträgt 30 Hz bis 6,25 kHz (für 12-Bit-Versionen).

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