脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 是實(shí)現(xiàn)中等性能（例如，8 位分辨率低速）數(shù)模轉(zhuǎn)換的簡單且廉價(jià)（因此很受歡迎！）的方法，但改進(jìn)廉價(jià)的 DAC 并不是 PWM 可以做的事情。例如，圖 1的電路說明了使用 PWM 以數(shù)字方式設(shè)置多功能、穩(wěn)健、高 (1 MΩ) 輸入阻抗、緩沖輸出、直流輸入級的模擬增益，~16 位 = 65280:1 = -48 dB至 +48 dB 衰減/增益范圍。

圖 1 PWM 控制放大器/衰減器直流輸入級。

 它的工作原理如下：一個(gè) 1 MHz、8 位（T = 256 μs 周期）PWM 控制信號運(yùn)行三個(gè)同步 HC4053 SPDT CMOS 開關(guān)，指定為 U1a、U1b 和 U1c。其占空比 = G/T = 0.4% 至 99.6%，因?yàn)?G = 1 至 255 μs。

U1b 充當(dāng)可編程輸入衰減器，通過將I = Vin/R1輸入電流交替引導(dǎo)至接地或運(yùn)算放大器 A1 的求和點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)輸入比例因子Vin/R1(G/T)，該因子在接近零、Vin/ R1/256 (G = 1 μs)，接近一致，Vin/R1/255/256（G = 255 微秒）。此外，由于通過電流控制在 U1 引腳 15 處保持接近零的求和點(diǎn)電位，因此適應(yīng)的 Vin 電壓范圍非常寬——主要受限于 R1 的軸向耐壓能力，對于 ? W 軸向引線 1，該能力通常為 200 V MΩ電阻。同時(shí)，U1b 開關(guān)元件保持的毫伏范圍信號電平（比數(shù)據(jù)表測試條件小幾個(gè)數(shù)量級）將與開關(guān)相關(guān)的漏電流降低至 << 1 nA；因此，盡管 R1 為兆歐，但仍可將與泄漏相關(guān)的失調(diào)電壓降至可忽略不計(jì)的水平。

同時(shí)，U1a 正致力于通過R2 選擇性地將電流反饋從 A1 的輸出引導(dǎo)到其求和點(diǎn)，可編程系數(shù)為(1 – G/T)，從而產(chǎn)生凈 V/I 增益

–R2/ (1 – G/T)，同時(shí)在 U1a 的開關(guān)上保持類似的泄漏化毫伏電壓差。

凈效應(yīng)使 A1 的電壓增益= -(R2/R1)(G/T)/(1 – G/T) = -(G/T)/(1 – G/T)。

 由于 G 在 1 μs 到 255 μs 之間變化，因此表示為 – (1/256)/(1 – 1/256)到-(255/256)/(1 – 255/256) = -1/255 到 -256 = 96 dB增益范圍，但是那個(gè)討厭的減號和臭名昭著的 PWM 紋波呢？

信號反轉(zhuǎn)和紋波抑制均由 U1c 和 A2 實(shí)現(xiàn)的采樣和保持功能執(zhí)行，從而產(chǎn)生終的無紋波：Vout/Vin = (G/T)/(1 – GT)。

正 (Vdd) 和負(fù) (Vee) 電源軌不重要且對噪聲不敏感，但理想情況下應(yīng)至少大致對稱，通常分別為 +5 V 和 -5 V。總電流消耗小于 2 mA。C1和C3都應(yīng)該是低泄漏類型，建議使用聚苯乙烯。對輸入或增益設(shè)置階躍的響應(yīng)時(shí)間在某種程度上取決于增益，但通常約為 2 毫秒。請注意，R1C1 時(shí)間常數(shù)約為 4T = 1 ms。兩者都不是您所謂的閃電般快速，但我們畢竟在談?wù)?PWM！