проблема в постоянной времени. в идеале постоянная времени RC цепи должна быть равна периоду. Если длительность импульса меньше чем половина периода, то конденсатор разрядится до нуля ДО прихода следующего импульса. Если увеличить постоянную времени, то начинается проблема с переходом когда рядом расположены импульсы с коэффициентом заполнения больше 50 %. Пример: пришёл импульс с длительностью 50% от преиода и амплитудой ШИМ 5В. Конденсатор зарядился от нуля до напряжения 2В. За паузу длительностью 50% от периода он не успеет разрядиться до нуля и на нём останется напряжение Uост > 0 (постоянная времени RC больше периода!!!). Следующий такой же импульс заряжает конденсатор до напряжения 2В + Uост (началась накапливаться ошибка.). Следующий такой импульс зарядит конденсатор до ещё большего значения (примерно 2В + 2Uост) и т.д. Если длительность импульсов не измениться, то через некоторое количество импульсов конденсатор зарядится до 5В.
Поскольку частота низкая, можно ШИМом управлять источником тока который будет заряжать конденсатор (этим мы обеспечим линейность преобразования ШИМ-напряжение), с конденсатора по заднему фронту импульса снять пиковым детектором напряжение пропорциональное длительность импульса ШИМ после чего сбросить напряжение на конденсаторе в ноль тем самым подготовив его к приходу следующего импульса. Ток заряда конденсатора выбирается так, чтобы время заряда конденсатора было равно периоду ШИМ.
