關(guān)于交換位技術(shù)如何改進(jìn)FPGA-PWM計(jì)數(shù)器性能

簡(jiǎn)單改變FPGA計(jì)數(shù)器規(guī)格使作為DAC功能PWM計(jì)數(shù)器的紋波降低。當(dāng)需要一些模擬輸出和系統(tǒng)中有FPGA時(shí)，很可能選擇使用如圖1的PWM模塊和簡(jiǎn)單低通濾波器。FPGA的輸出是固定頻率、計(jì)數(shù)器和數(shù)字比較器使占空比可變的典型波形(表1)。

圖1　PWM模塊和簡(jiǎn)單低通濾波器

表1 FPGA的輸出的典型波形

假設(shè)高信號(hào)使能，計(jì)數(shù)器每個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，PWM輸出的頻率為時(shí)鐘頻率的2次冪分頻。通過(guò)連接前置比例器，使用使能來(lái)降低輸出頻率。由于輸出頻率固定，濾波器容易計(jì)算。已知占空比50%時(shí)，出現(xiàn)最壞的紋波。最大紋波和上升時(shí)間的限制結(jié)合決定濾波器類型和RC(電阻/電容)值。

對(duì)表1中編碼進(jìn)行非小改動(dòng)，能夠改進(jìn)PWM電路的性能。但在原先系統(tǒng)中，最大紋波電流發(fā)生在50%占空比時(shí)，最小紋波電流發(fā)生在最小占空比時(shí)，改進(jìn)的版本顯示最大紋波等于標(biāo)準(zhǔn)版的最小值。關(guān)鍵是產(chǎn)生最高頻率的可能性，還能保持平均的占空比常數(shù)。輸出脈沖頻率越高，濾波器性能越好。從左到右交換所有位來(lái)修改由重編二進(jìn)制比較器組成表1。MSB(最高有效位)變成LSB(最低有效位)，LSB變成MSB，等等(表2)。只需重編位，而不需額外寄存器或邏輯單元。

表2 FPGA-PWM重編二進(jìn)制比較器

表3顯示了4位PWM發(fā)出的脈沖序列。表3中，可以看到50%占空比時(shí)(第二列，值為8)，頻率最大，為時(shí)鐘頻率的2分頻。在第一個(gè)紋波出現(xiàn)點(diǎn)(第二列，值為1)，傳統(tǒng)PWM系統(tǒng)中有同樣的紋波，也就是說(shuō)，脈沖序列是相同的。

表3　4位PWM發(fā)出的脈沖序列