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デジタルから簡易的にでも良いので，アナログの出力を１本取り出したいということが，場合によってはあるかと思います．通常デジタル からアナログへの変換は，D/Aコンバータを実装することにより行います．電子回路の機能としてアナログ出力が必要な場合は，当然この ような回路構成になる場合が多いと思います．

制御機器等の分野の電子回路で，簡易的にCPU内のファームウェア（ソフトウェア）が持つ変数を外部の物理変数とともに リアルタイムで波形観測したいという場合があります．この場合，内部変数の測定の目的のみのためにD/Aコンバータを実装するには ちょっと勇気が要ります．実験，研究用途であればそのような方法もありますが，普通はコストおよびサイズの点でメリットはありません．

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そこで，PWM出力に対応したデジタルポート１本と抵抗，コンデンサ各１本で簡易的にD/Aコンバータを構成する方法を紹介します．

まず，PWM信号について，PWMは，Pulse Width Modulationの略．下図の元信号paraのようなアナログ信号を，para値に応じて図下の様な パルス幅が変化するパルス信号に変調された信号です．


アナログ回路上でPWM変調させる場合には，上図 上の三角波と元信号paraの比較をコンパレータによって行う方法があります． デジタルにおいても考え方は同様です，時間とともにインクリメント／デクリメント（増／減）させる基準（変数）を作り−上図 上の三角波と同様−， 元信号paraとの比較をデジタル的に行うものです．

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アナログ回路によるPWM復調の方法は，下図のようにLPFを用いる方法が簡単です．

in PWM

→

LPF

→

out アナログ電圧

具体的には，LPFをCRフィルタとして回路図にすると下図のようになります．
   

上の回路のCR部だけでD/Aを構成できるのですから，お手軽ですね．ただし，PWM基本周波数およびその高調波成分によるリップルを含むことに なります．PWM基本周波数にくらべて被PWM信号の周波数が充分小さい場合には，カットオフ周波数を下げてリップルを低減させることが できます．こうした一次フィルタのPWMの過渡およびリップルを算出するツールは，こちらに PWMのデューティー・ステップの過渡応答をシミュレーション公開しています のでご利用下さい．

リップルの最大理論値が算出されますので定量的に設計でき，下図のようなグラフによっても確認できます．

    PWM基本周波数：f_PWM = 10[kHz]     CRフィルタのカットオフ周波数：f_cut-off = 1[kHz]

LPF部は，必ずしもCR一次フィルタでなくても二次，三次以降のフィルタを使用して低リップル化することも可能です．出力にバッファ （OPアンプ）を必要とする場合には，Sallen-Keyなどのフィルタを構成しておくということも可能な方法です．