1．1 數(shù)字脈寬調(diào)制模塊設(shè)計
該轉(zhuǎn)換器的核心控制部分可由單片機(jī)、DSP，F(xiàn)P-GA等實(shí)現(xiàn)。主要完成DPWM的發(fā)生、模擬信號的測量及A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的顯示控制。該設(shè)計原型采用Cy-cloneⅡFPGA為控制芯片，其程序的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

具體工作過程：通過鎖相環(huán)得到高速時鐘，用于產(chǎn)生高分辨率的DPWM信號；利用按一定規(guī)律調(diào)整占空比的DPWM信號實(shí)現(xiàn)外部電容電壓的控制，與輸入模擬量信號比較，直到比較器翻轉(zhuǎn)，此時的Duty×Vref即為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。在系統(tǒng)中，輸入50 MHz時鐘，通過鎖相環(huán)倍頻到400 MHz，A／D轉(zhuǎn)換精度達(dá)到165μV，具體設(shè)計如圖3所示，其信號功能如表1所示。

1．2 DPWM發(fā)生器設(shè)計
DPWM發(fā)生模塊通過實(shí)時更新的占空比設(shè)定值，發(fā)出高分辨率的DPWM信號。在該系統(tǒng)中，DPWM信號的頻率為20 kHz，DPWM精度為20 000個時鐘周期／占空比。如圖4所示，其信號功能如表2所示。

1．3 模擬量監(jiān)測器設(shè)計
該模塊的主要功能是實(shí)時監(jiān)測對比結(jié)果INT，不斷調(diào)整DUTY，得到最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果Duty display。模擬開關(guān)控制信號ASW則完成一個監(jiān)測過程的控制。過程如下：電容放電→對地測量校準(zhǔn)→模擬測量(占空比改變)→比較器翻轉(zhuǎn)完成轉(zhuǎn)換。以上3步不斷循環(huán)。模擬測量模塊如圖5所示，其信號功能如表3所示。