在微控制器 (?C) 中重建模擬信號(hào)的一種流行方法是通過(guò)脈寬調(diào)制 (PWM)。然而，這種調(diào)制會(huì)產(chǎn)生大量的諧波分量，這會(huì)限制生成信號(hào)的帶寬，并且需要進(jìn)行濾波以減少輸出紋波（請(qǐng)參閱使用模擬減法消除 PWM DAC 紋波和快速 PWM DAC 沒(méi)有紋波）。
    然而，由于它是一種開(kāi)關(guān)調(diào)制，PWM 具有僅需要簡(jiǎn)單二進(jìn)制輸出的優(yōu)勢(shì)。另一種選擇是使用具有一定位數(shù)分辨率的特定數(shù)模 (DAC) 外設(shè)。DAC 和 PWM 選項(xiàng)都需要使用特定的外設(shè)，而在許多情況下這些外設(shè)是不可用的。

    一種解決方案是將 8 位微控制器與 4 位固定電壓參考 (FVR) 模塊結(jié)合使用，以使用 sigma-delta 調(diào)制 (SDM) 生成模擬信號(hào)（參考文獻(xiàn) 1）。因?yàn)?SDM 可以將噪聲移動(dòng)到更高的頻率，所以過(guò)濾任務(wù)更容易。由于這種效果，實(shí)現(xiàn)了分辨率增益，并且增加了有效位數(shù)。圖 1顯示一階 SDM 框圖，圖 2顯示匯編代碼：

    圖 1一階 4 位 sigma-delta 調(diào)制器

    圖 2調(diào)制器的匯編代碼

    輸出電壓 (V) 被截?cái)嘁詫⑺膫€(gè)有效位 (MSB) 連接到 4 位 DAC 模塊，余數(shù) h 被添加到下一個(gè)輸入樣本 x。由于這個(gè)簡(jiǎn)單的 SDM 只接受一半的輸入范圍以避免飽和，因此數(shù)據(jù)輸入幅度被限制為 7 位，并且其 MSB 固定為“0”。為了測(cè)試該設(shè)計(jì)，使用了由定時(shí)器 1 中斷以 32 kHz 采樣的 128 個(gè)正弦點(diǎn)的查找表。定時(shí)器 0 用于生成主中斷，以 250 kHz 的速率執(zhí)行 SDM 代碼。CPU 時(shí)鐘配置為 64 MHz，調(diào)制器花費(fèi)的時(shí)間少于 2 s。圖 3顯示了模擬輸出響應(yīng)時(shí)間。

    圖3濾波前生成信號(hào)的波形

    此外，圖 4顯示了通過(guò)使用邏輯分析儀直接采樣 4 位輸出生成的信號(hào)在頻域中的幅度響應(yīng)?？梢缘贸鼋Y(jié)論，使用低通濾波器去除 1 kHz 以上的噪聲可以實(shí)現(xiàn) 60 dB 的無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍，這意味著 250 的過(guò)采樣率 (OSR) 和 4 位的分辨率增益 (0.5*log2 OSR) . 該解決方案對(duì)于較少的輸出位也是有效的，即使僅使用一（1）個(gè)開(kāi)-關(guān)輸出位。

    圖 4輸出頻率響應(yīng)（128 ks DFT）