PWM與PDM對比分析哪個好

PWM與PDM是現(xiàn)在運用非常多的電路，現(xiàn)在的MCU一般都內(nèi)帶硬件PWM，用特殊的定時器電路實現(xiàn)。所以一般不會像我們當年那樣用軟件來做PWM。因此，上述算法的一個用處，是用來做硬件PDM。用PSoC的UDB Datapath來做，就是本算法硬件實現(xiàn)的例子。

十來年前，有幾十個宏單元的CPLD就可以做硬件PDM。但是，如果不是對速度和精度有特別要求，MCU外再掛一塊CPLD做的硬件PDM“拖油瓶”，好像還是不大合算?，F(xiàn)在的FPGA，連MCU都擺進去了，再添上點硬件PDM，就是小意思了。所以，算法就有了用武之地。再說，用該算法做出硬件PDM，恐怕比定時器式的PWD所占用的資源還要小。自從出現(xiàn)Cypress的PSoC3后（以及后來的PSoC5、LP及PSoC4），我們就可以很輕易地把這種算法用MCU內(nèi)的硬件做出來。第一篇的實例就是在新推出的PSoC4上做的。

我們把這種加法硬件PDM和定時器式的硬件PWM稍做比較，就會發(fā)現(xiàn)某些優(yōu)點。（以下PWM和PDM均指定時器式的硬件PWM和加法硬件PDM）

（1） 相同的輸出平均值

PDM和PWM有相同的輸出平均值，這是兩者比較的前提。即，在N個clk長的時間內(nèi)，它們都輸出了H個1。

只不過對PWM，這H個1是連在一起的；而對PDM，這H個1是近乎均勻地分布的。這也是兩者根本區(qū)別之所在。

（2） 輸出建立時間

假設(shè)都是16位，N=65536，且都輸出0.7071…。時鐘Fclk=1MHz。

那么定時器式PWM的一個PWM脈沖周期是65.536毫秒，在65.536毫秒內(nèi)輸出連續(xù)的46340個1和連續(xù)的19196個0，過1秒鈡，即15個PWM脈沖周期輸出未必已經(jīng)到達穩(wěn)定。

而加法硬件PDM，看一下第二篇的例子，經(jīng)過256個clk，即0.256毫秒，就可穩(wěn)定到誤差1%以內(nèi)。

對DA輸出有上升沿、下降沿要求時，就可以分出優(yōu)劣。

（3） 濾波

而且對PDM的濾波要容易得多。對PWM，要按T=65.536毫秒，即f=15Hz計算濾波電路。而對PDM，看精度按100KHz、10KHz、1KHz計算濾波電路就能滿足要求了。在某些情況下，不用專門的濾波電路，輸出的發(fā)布電容、引線電感就可起濾波作用。

對PWM輸出的噪聲頻譜做一分析，會發(fā)現(xiàn)，在f = Fclk / N的低頻率點，有一個不可避免的峰值。而PDM大大壓低了低頻峰值和整體的噪聲電平，使得濾波更加容易。

（4） 任意截斷的平均值

在PDM輸出中，從任一時刻開始，截取一段任意長度（Nx）的輸出，其中1的個數(shù)為Hx，我們有：Hx/Nx總是目標輸出值的最好分數(shù)逼近。

而PWM輸出序列中，除了Nx=N，截取下來的Hx/Nx往往遠離目標輸出值。

（5） 任意時刻改變設(shè)定值

PWM只能在N個計數(shù)終了時，改變設(shè)定值；盡管該設(shè)定值已事先送到寄存器。而PDM可以在任意時刻改變設(shè)定值，并直接在輸出有所反映。

對那些對輸出延時有要求的DA，就可以有所選擇了。

這些，都使得基于加法的硬件PDM比基于定時器的硬件PWM在使用上更具優(yōu)勢。