PWM

霍北北發表於2024-05-14

PWM

  • PWM
    • 1. 什麼是PWM？
    • 2. 面積等效原理
      • 2.1. 什麼是面積等效原理？
      • 2.2. 面積等效原理的理解
    • 3. 相關概念
      • 3.1. 週期和頻率
      • 3.2. 佔空比
    • 4. 總結
    • 參考連結
    • others

1. 什麼是PWM？

PWM是Pulse Width Modulation的縮寫，中文是脈衝寬度調製。
是利用微處理器的數字輸出來對類比電路進行控制的一種技術。

2. 面積等效原理

2.1. 什麼是面積等效原理？

衝量相等而形狀不同的窄脈衝施加在慣性環節上時，其效果基本相同。

2.2. 面積等效原理的理解

面積等效原理是理解為什麼PWM可以透過數字輸出來對類比電路進行控制的核心。

  • 衝量即指窄脈衝的面積。
  • 效果基本相同，是指環節的輸出響應波形基本相同。
  • 如果把各輸出波形用傅立葉變換分析，則其低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。
  • 將圖1 a、b、c、d所示的脈衝作為輸入，加在圖2a所示的R-L電路 上，設其電流i(t)為電路的輸出，圖2b給出了不同窄脈衝時i(t)的響應波形。

圖1：形狀不同而衝量相同的各種窄脈衝

圖2：衝量相同的各種窄脈衝的響應波形

3. 相關概念

3.1. 週期和頻率

  • 週期(T)是指訊號從高電平到低電平再回到高電平所需要的時間，單位為s
  • 頻率(f)是指1s內共有多少個週期，單位為Hz
  • f = 1 / T

3.2. 佔空比

佔空比是一個脈衝週期內高電平保持的時間與該PWM時鐘週期的比值。

  • 第一個週期佔空比為70%
  • 第二個週期佔空比為40%

4. 總結

  1. 什麼是PWM？
  2. 為什麼PWM可以透過數字訊號控制類比電路？
  3. 週期為0.02s的PWM波，頻率是多少？
  4. 當前有一個可用PWM控制的180°舵機，接收的PWM訊號頻率為50Hz，脈衝的高電平部分為0.5ms-2.5ms範圍。當前想要控制該舵機旋轉到135°，請畫出對應的PWM波形，並標明週期、頻率、佔空比。

參考連結

  1. 搞懂什麼是PWM控制
  2. 電子森林-PWM（脈衝寬度調製）原理、應用以及實現

others

PWM對於初學者而言真的是用途很廣的，呼吸燈效果的實現、舵機的控制、直流減速電機的控制，這些最為常見的入門小專案，背後其實都是PWM。
不斷地去複習真的是有效果的，我一直覺得自己不是很聰明，第一次瞭解到PWM背後的面積等效原理的時候，並不是非常理解。但是今天再轉過頭來看，就感覺很簡單，有點不敢相信自己之前連這都不會。

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