用户工具

站点工具


knowledge:electronic:pwm

PWM(Pulse-width modulation)脉宽调制

PWM是使用数字手段来控制模拟输出的一种手段。使用数字控制产生占空比不同的方波(一个不停在开与关之间切换的信号)来控制模拟输出。

脉冲宽度调制(英语:Pulse Width Modulation,缩写:PWM),简称脉宽调制,是将模拟信号 转换为脉波的一种技术,一般转换后脉波的周期固定,但脉波的占空比会依模拟信号的大小而改变。

在模拟电路中,模拟信号的值可以连续进行变化,在时间和值的幅度上都几乎没有限制,基本上可以取任何实数值,输入与输出也呈线性变化。所以在模拟电路中,电压和电流可直接用来进行控制对象,例如家用电器设备中的音量开关控制、采用卤素灯泡灯具的亮度控制等等。

但模拟电路有诸多的问题:例如控制信号容易随时间漂移,难以调节;功耗大;易受噪声和环境干扰等等。

与模拟电路不同,数字电路是在预先确定的范围内取值,在任何时刻,其输出只可能为ON和OFF两种状态,所以电压或电流会通/断方式的重复脉冲序列加载到模拟负载。PWM技术是一种对模拟信号电平的数字编码方法,通过使用高分辨率计数器(调制频率)调制方波的占空比,从而实现对一个模拟信号的电平进行编码。其最大的优点是从处理器到被控对象之间的所有信号都是数字形式的,无需再进行数模转换过程;而且对噪声的抗干扰能力也大大增强(噪声只有在强到足以将逻辑值改变时,才可能对数字信号产生实质的影响),这也是PWM在通讯等信号传输行业得到大量应用的主要原因。

模拟信号能否使用PWM进行编码调制,仅依赖带宽,这即意味着只要有足够的带宽,任何模拟信号值均可以采用PWM技术进行调制编码,一般而言,负载需要的调制频率要高于10Hz,在实际应用中,频率约在1kHz到200kHz之间。

在信号接收端,需将信号解调还原为模拟信号,目前在很多微型处理器内部都包含有PWM控制器模块。

基本原理

脉宽调制(PWM)基本原理:控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲,使各脉冲的等值电压为正弦波形,所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,即可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。

在上面的图中,绿线代表一个固定的时间段。此持续时间或周期是PWM频率的倒数。换言之,绿线将测量每2毫秒,在约500Hz的Arduino的PWM频率。函数analogWrite ( )的调用是在0 - 255 ,使得analogWrite (255)请求一个100 %的占空比(常开) ,和analogWrite (127 )是50%的占空比(在一半的时间)。

例程参考

knowledge/electronic/pwm.txt · 最后更改: 2017/10/05 03:16 (外部编辑)