一、PWM實現AD
利用普通單片機的2個IO及一個運算放大器即可實現AD轉換電路，而且很容易擴展成多通道。其占用資源少，成本低，AD 轉換精度可以達到8位甚至更高，因此具有一定的實用價值。
1.1 硬件電路說明
圖一中“RA0”和“RA1”為單片機的兩個I/O腳，分別將其設置為輸出與輸入狀態，在進行A/D轉換時，在程序中通過軟 件產生PWM，由RA0腳送出預設占空比的PWM波形。RA1腳用於檢測比較器輸出端的狀態。 R1、C1構成濾波電路，對RA0腳送出的PWM波形進行平滑濾波。RA0輸出的PWM波形經過R1、C1濾波並延時后，在U1點產 生穩定的電壓值，其電壓值U1=VDD*D1/（D1+D2），若單片機的工作電壓為穩定的+5V，則U1=5V*D1/（D1+D2）。 圖一中的LM324作為比較器使用，其輸入負端的U1電壓與輸入正端的模擬量電壓值進行比較，當U1大於模擬量輸入電壓 時，比較器的輸出端為低電平，反之為高電平。
1.2 AD轉換過程
如果使RA0輸出PWM波形，其占空比由小到大逐漸變化，則U1的電壓會由小到大逐漸變化，當U1電壓超過被測電壓時，比 較器的輸出端由高電平變為低電平，因此可以認為在該變化的瞬間被測的模擬量與U1的電壓相等。 由於U1的電壓值=VDD*D1/（D1+D2），當VDD固定時，其電壓值取決於PWM波形的占空比，而PWM的占空比由單片機軟件 內部用於控制PWM輸出的寄存器值決定，若軟件中用1個8位寄存器A來存放RA0輸出的PWM的占空比值D1，因此在RA1檢測 到由“1”變為“0”的瞬間，A寄存器的值D1即為被測電壓的A/D轉換值，其A/D轉換結果為8位。如果用16位寄存器來作 輸出PWM的占空比，則A/D轉換值可達到16位。
1.3如何減少AD轉換的誤差
AD轉換的誤差主要由以下幾個方面決定，分別說明如下：
（1）單片機的電源電壓VDD：在該A/D轉換中，VDD電壓是造成A/D轉換誤差的主要原因，如果使VDD電壓精度做到較高， 則A/D轉換誤差可以做到很小，在VDD電壓精度為0.5%情況下，實際的A/D轉換誤差小於1%。
（2）軟件產生的PWM占空比：若用於產生PWM的軟件設計不良，會使存放占空比的寄存器值與實際輸出的PWM占空比不一 致，這會導致測量誤差。
（3）比較器輸入端的失調電壓：該電壓對A/D轉換精度有一定影響，但影響較小。
（4）RC濾波電路的紋波：在R1、C1取值不當的情況下，U1處的電壓紋波較大，並且延時時間不夠，會使A/D轉換產生誤 差，因此R1、C1取值不能太小，但太大又會影響A/D轉換速度，推薦使用圖一中所示的R1、C1參數，在紋波合理的情況 下，其轉換誤差也可通過軟件消除。
AD轉換誤差的解決辦法：
（1）對VDD造成的誤差，只能通過提高VDD電壓精度來解決，它相當於A/D轉換的基准電壓。
（2）對於軟件中PWM設計不良導致的誤差，可修改軟件進行解決。
（3）對比較器及RC濾波電路的紋波導致的誤差，在軟件中可通過上、下檢測法進行消除，即先將PWM的占空比由小到大變化，使U1電壓由低往高逐漸變化，在比較器輸出端變化時記錄其A/D轉換值，再將PWM的占空比由大到小變化，使U1電壓 由高到低變化，在比較器輸出端變化時記錄其A/D轉換值，將兩次的A/D轉換值進行平均，可有效地消除這兩種誤差。
（4）對A/D轉換值進行數字濾波，如多次轉換求平均值等。數字濾波消除誤差的方法很多，在此不再贅述。
1.4 如何提高AD轉換的速度
由於該A/D轉換是通過PWM濾波后再進行比較來完成的，其PWM的產生與濾波都需要一定的時間，因此其A/D轉換速度較 慢，適用於對A/D轉換速度要求不高的產品中，其A/D轉換速度取決於以下幾個方面：
（1）單片機的運行速度：單片機的運行速度越高則PWM的頻率可以越高， RC值就可以取得越小，其延時時間也可以更 短，轉換速度就更快。
（2）被測電壓值的大小：由於U1電壓時是由小到大逐漸加大的，當被測電壓值較小時，U1電壓上升到相應值的時間就越 短，完成A/D轉換的速度就越快。
（3）初始占空比：初始占空比越高，U1電壓較大，其上升到被測電壓值的時間也就會越短，完成A/D轉換的速度也就越 快。
由上所述，A/D轉換的速度可以通過提高單片機的工作頻率，並在預知被測電壓范圍時盡可能地設置較高的初始占空比值 來加快轉換速度，如果所要求的A/D轉換精度要求不高，還可以在軟件中縮短PWM輸出的延時時間來提高A/D轉換速度。若 單片機帶有外部電平變換中斷和定時器中斷，其A/D轉換的精度和速度還可以得到提高。
二、PWM實現DA
利用同樣的原理，可使該電路很容易的只用單片機的一個I/O腳實現D/A轉換功能。
其輸出的模擬量電壓Vout=VDD*D1/ （D1+D2）。該輸出電壓帶有紋波，當RC值足夠大時，該紋波值幾乎為零，可忽略不計。如圖2所示。
為進一步減小紋波，可使用兩級RC濾波。 此處LM324作為一個跟隨器，提高電路的負載能力。