Raspberry Pi PICOで16PWM出力を高速・高精度の電圧に変換する回路の設計。

PWMを電圧に変換？

ぁーこれでしょ。

 

はいおしまい。

Peak = V(1-exp(-t1/T))/(1-exp(-t2/T))
Ripple = V(1-exp(-t1/T))

ね、セットリングスピードとリップルはトレードオフね。

 

ひどいです。

 

あらやだ。

 

これじゃぁ別のDAC採用しますよね。 

問題は沢山あります。

スピードをとるとノイズの嵐。

ノイズをとるとスピードは遅い。 

コンデンサーが0Vから充電してたら時間がかかる。

CPUの矩形波なんて数MHzオーダーまでノイズの宝庫。

 

では何とかしていきましょう。

レッツラゴー！

 

まずRとCのフィルターだからダメ。

• LCは反応速いです。ただL特有のバネの様な出力が得られ、1960年代ならこれ一択でしょう。
• アクティブフィルターを使う。原理的には入力、フィルター、フィードバックかけながら出力。そう、オペランプですね。
• あきらめて１ビットとして使う。Korg Poly-800のVCOはPWMを４つ使いSawを作っています。
• 専用IC LTC2644 にお願いする。しかしPicoが4つ買える値段です。

 

ノイズ

• フォトカプラーで絶縁なら完璧。だが高額。
• EMIフィルター、フェライトビーズ、パスコン（aka.デカップリングコンデンサ）。

 

立上りの時間

• オペアンプによるアクティブフィルター。ほぼ満足する速度です。種類や値を決めるのは一苦労します。ただし今回の様にすり抜けるノイズがあります。
• 0－5Vは300μsです。縦方向に置くコンデンサー（33nF）に依存します。Trigger専用なら33nFをGNDでなく5Vにすれば遅延0です。 
  
  

 

 

こちらがリンク

 

出ました伝家の宝刀！Capacitance Multiplier！リップルを5mVに抑え込みました。

これならLFOやADSRには実用充分です。

 

今思えばLC回路のCapacitance Multiplierって見たことないですね。そうすると1ms以下も夢じゃないですね。

こんな感じで0.5ms(500μs)で到達しますね。レゾナンスが効いているような波形です。

想像通りでした。でもコイルって高いんですよねぇ…。

 

とりあずRCとオペアンプでここまで性能が良いものが設計できました。

 

ほいだばねー。