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请教:PWM输出转换到Delta-Sigma输入

时间:12-12 整理:3721RD 点击:
目前的PCB电路是基于Delta-Sigma调制的,包括一个1-bit DAC和一个1阶LPF,工作频率为77 MHz,但是FPGA输出是PWM信号,工作频率为4 MHz。这个项目不允许更改PCB电路设计,而且FPGA模块(VCO控制逻辑)也是个黑盒IP,所以希望找个简便的方法把PWM信号转换为Delta-Sigma信号。
希望大家给出个主意,谢谢!

1:直接找个高速的FPGA直接实现77MHz的数字Delta-Sigma调制输出PWM
或者2:加一个FPGA对原来4 MHz PWM采样缓冲到SRAM后再以77MHz的输出PWM(即FIFO)

如果信号频率不高,可以考虑直接bypass delta-sigma,PWM+LPF输出说不定勉强够用。
另外,把产生pwm的duty cycle command 做dithering (加和),取一位MSB按照77M clock 输出,就是一个bite 的delta sigma。

VCO控制模块的输出就是PWM信号,我们无权修改原设计,所以只能想办法把PWM信号转换为Delta-Sigma信号
Delta-Sigma调制器的参数是1阶22-bit(77MHz),请问“采样4 MHz PWM信号再以77 MHz输出”是什么原理?

方法一:已经试验过了,行不通
方法二:PWM信号是XOR门检相器的输出,请问“产生PWM的duty cycle command”是什么意思?
多谢!

    我的理解是1位量化器的Delta-Sigma调制器输出的PWM信号其实是一串0,1组成的数字位流。
    你的问题似乎是该数字位流的输出频率只有4MHz太低,这样高频的量化误差也在4MHz附近频率太低而无法被后续的LPF有效滤除。
    如果是这样的话,可以利用其他芯片,比如FPGA先接收4MHz数字位流经过存储缓冲后在以77MHz输出该数字位流(功能相当于FIFO)给后续的一位DAC和LPF。缺点是需要缓冲延时不能实时。

虽然输出信号比较相像,但PWM是调制脉宽,而Delta-Sigma是脉冲密度,前者的工作频率受限于采样频率,所以其LPF比较大。问题是PCB上的LPF是按照Delta-Sigma调制器的工作频率来确定的,而PWM输出源自XOR检相器,我们暂时无法修改...
项目背景是PLL,担心延迟会对环路控制带来影响 :p

ALL Digital PLL?这样的话延迟肯定对Loop BW和稳定性有很大影响。
能否想办法把时域PWM信号转换成77MHz的数据位流?到数字域比较好处理

你可能需要先把4MHz的PWM信号转换成二进制编码,然后过采样到77MHz做sdm的输入。因为直接过采样的话4MHz不是77MHz的整数倍,信息会失真

呵呵,我也是这么想的,把PWM信号变换为采样信号,然后经过数字滤波——因为原来的外部模拟2阶有源环路滤波器的带宽是400Hz,然后再输入到Delta-Sigma调制器。

没必要转delta-sigma,
另外,数字滤波,这么做结果也不会很好。除非在额外增加一个高速tdc把pwm信号数字化。
pwm信号是模拟信号

没明白,这个XOR门检相器输出的PWM怎么成模拟信号了——这个项目的背景是数字PLL

他是为了不改变现有设计,不然确实没必要。他的pwm信号频率巨低,其实tdc倒是不麻烦

具体是否可行是需要根据更详细要求确定的。按照你已经提供的信息,400k bw, reference 4M。。。等
我直观的感觉就是不需要转换,转换对于你现在的情况只有很多坏处,没有任何好处。
77MHz的DAC+LPF直接用在4M的pwm上,其实也差不多,根本不需要再转来转去的。直接把输出送到lpf上吧,DAC也省了,还省电。
要想ripple特性/jitter特性 好一些的话,在滤波器上飞两根线,加一个choke到4M的LC,或者在lpf上怎么略微调一下就搞定了。
pwm的谱特性比sdm的好太多了,很容易滤波。又搞到sdm里面绝对是多此一举,除非你就不用xor,出来的相位检波就是sdm调制的。
严格上来说,一般意义上的pwm是幅度离散(数字化),但是时间连续的信号,严格意义上属于模拟信号。
当然很多电机控制里面用counter生成的"pwm"信号就属于时间也离散的信号了,这种信号算数字信号,但和你的xor输出的不是一个东东,也不是严格意义上的pwm信号,只能作为一种近似。

想不明白ALL DIGITAL PLL为什么要用PWM调制,相对DSM有什么优势?

那个信号时XOR鉴相的输出,所以可以认为是PWM信号。

关于PWM信号,受教了,多谢!
我们现在的囧境是——FPGA外部是Delta-Sigma调制的1-bit DAC和1阶RC LPF;FPGA内部是基于XOR门检相器的VCO控制IP模块,这两个设计都不允许修改(包括加飞线和改BOM)。因此,我们要么找出一个PWM信号->Delta-Sigma信号的转换方法,要么重新设计一个基于Delta-Sigma调制的VCO控制模块。

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