PWMのキャンセル型LPFを試す

PICを使ったPWM方式のDAコンバータが結構形になってきました。PWMを直流の変換するLPFについて、EDNを見ていたら、目から鱗の記事を見ました。
"Cancel PWM DAC ripple with analog subtraction"
www.edn.com/design/analog/4459116/Cancel-PWM-DAC-ripple-with-analog-subtraction
回路は、とても簡単です。
画像

ただし、CRの時定数によっては、過渡応答が暴れます。ただし、ゲインは無いので、そのうち収束します。この回路の状態で、2秒程度で、0.1%以下までセトリング可能です。
PWMの周期は、8ms程度なので、デジタルマルチメータの直流レンジは、交流50Hzから60Hzの2倍のノイズ成分を除去してくれるので、この程度でも実用になります。(そのために、わざわざ、100Hz前後の周期を選んでいます)
この回路の性能は
画像

500mV以下のレンジは、私の測定環境の読み取りレンジが1uV単位なので、グラフが暴れてしまいます。リニアリティとして評価するなら、1mV程度まで直線性があるようです。装置として、1ポイントの電圧を校正できれば、0.01%をベースとした基準電圧発生装置として使えそうです。
やはり、ローパスフィルタのコンデンサは、フィルムコンデンサのように、分極の影響が少ないコンデンサが必要です。MLCCのような高誘電率コンデンサは、電圧が変化すると容量が変化して、なかなか収束しません。電解コンデンサやタンタルコンデンサも漏れ電流が時々変化して出力電圧が変動します。この回路は、小容量のコンデンサでも実用になるので、便利です。
実用化するには、出力バッファを追加して、負荷効果を切り離すこと、リファレンス電圧を2種類用意して、1つは単独の参照電圧、1つはこのPWM出力用の5.12Vを用意します。
装置の校正は、参照用の電源(たとえば、4.096V)とPWM後の出力電圧との差を見ながら、5.12Vのレベルを調整することで基準電圧を、決めます。(今は、8bitのPWMですが、校正用として使うには、10bitに設定するのは簡単です。

これを、ケースに入れるかどうかで悩んでいます。(おっと、大掃除が残っています)。

"PWMのキャンセル型LPFを試す" へのコメントを書く

お名前
メールアドレス
ホームページアドレス
コメント