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如何通過交換位提高FPGA-PWM計數(shù)器性能

電子設(shè)計 ? 來源: EDN ? 作者:Brian Park ? 2021-05-13 16:22 ? 次閱讀
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當您需要一些模擬輸出并且您的系統(tǒng)中有FPGA時,您可能選擇使用PWM模塊和簡單的低通濾波器,如圖1所示。FPGA的輸出通常是具有固定頻率,可變占空比的波形,由計數(shù)器和數(shù)字比較器生成(清單1)。

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圖1一個簡單的低通濾波器將FPGA的PWM數(shù)字輸出更改為模擬電壓電平。最大紋波出現(xiàn)在占空比為50%的情況下。

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假設(shè)Enable為高電平,則計數(shù)器在每個時鐘周期遞增計數(shù),PWM輸出的頻率為時鐘頻率除以2個計數(shù)位。您可以使用啟用將其連接到預分頻器來降低輸出頻率。由于輸出頻率是固定的,因此濾波器易于計算,因為您知道最壞情況的紋波發(fā)生在占空比為50%的情況下。所需的最大紋波和建立時間的組合決定了濾波器的類型和RC(電阻/電容)值。

只需對清單1中的代碼進行少量更改,就可以改善PWM電路的性能。在原始系統(tǒng)中,最大紋波電流出現(xiàn)在占空比為50%的情況下,最小紋波電流出現(xiàn)在最小占空比的情況下,改進后的版本顯示出的最大紋波等于標準版本的最小值。技巧是產(chǎn)生盡可能高的頻率,但保持平均占空比恒定。輸出上脈沖的頻率越高,濾波器的工作效果就越好。

清單1的修改包括重新布線二進制比較器,所有位從左到右交換。MSB(最高有效位)成為LSB(最低有效位),LSB成為MSB,依此類推(清單2)。您只需要進行重新布線,不需要額外的寄存器或邏輯。

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清單3顯示了4位PWM發(fā)射的脈沖序列。在清單3中,您看到占空比為50%(值= 8,第二列)時,該頻率是最大的,等于時鐘頻率除以2。在出現(xiàn)一些紋波的第一點(值= 1,第二列),存在與常規(guī)PWM系統(tǒng)完全相同的紋波-也就是說,脈沖序列是相同的。

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編輯:hfy

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