PWM再理解(1)

前言

昨天过于劳累,十点睡觉,本来想梳理一下PWM,今天补上。

PWM内涵

PWM全称:Pulse Width Modulation,也就是脉宽调制 的意思,字面意思理解就是对脉冲的宽度进行改变 。准确就是通过数字输出对模拟电路进行控制,将连续信号转化为脉冲信号,进一步通过调节脉冲的宽度表达原始信号的信息。

组成:固定频率的高电平脉冲和一个可变宽度的低电平脉冲

占空比:高电平时间占整个周期时间的比例。

这里有一个面积等效定理

对于使用脉冲信号来表达模拟电压这个过程,有一个面积等效原理,下面是一个简单的例子:

假设PWM信号高电平为5V,而低电平为0V,周期为1s,占空比为50%。那么在1s时间内输出的模拟电压等于:5V*0.5s/1s=2.5V,其实就是将5V下面的面积平均到整个周期1s内,就得到了2.5V的模拟电压。理论上调节这个占空比参数可以输出任意的0-5V之间的电压,这其实也就是PWM最核心的工作原理。

经常用到得到场合有电机调速,舵机控制,开关电源控制,灯光亮度调节等。

尤其在开关电源的应用场合,最后所用到的功率FET的导通时间与总开关时间的比值其实就是所用到的PWM波的占空比。

如何用FPGA生成PWM波实例:

手上正好有一个FPGA的板子,用FPGA来生成一个PWM波与使用一些常见的开发板还有点不太一样,例如arduino,STM32等。这里先介绍一下使用FPGA生成这种波形的核心原理:

  • 原理部分
    首先还是从PWM生成的过程出发,主要就是用一个可以改变的信号值同一个锯齿波进行比较,也就是经常听到的载波和调制波。当调制波大于载波时,输出高电平;反之输出低电平。但是在FPGA中要实现这种功能就需要用到其特有的计数器 编程方式。也就是在一个周期内,以上面提到的锯齿波为例,设置一定的位宽,让这个计数器从0开始计数,同时比较值信号也设置一个相同位宽的计数器,且初始值为0,当锯齿波计数器计数到最大值时候,这个参考计数器同时开始计数为1,并且当第一个计数器大于第二个计数时候,第二个计数器开始累加。一大堆文字有些抽象,直接上图:

    具体的程序实现,请见下回。
相关推荐
国产芯片设计2 天前
【LCD驱动实战】单颗YL1621脚位不足?双芯片联动驱动方案详解
stm32·单片机·mcu·51单片机·硬件工程
苏州汇成元电子科技2 天前
从I-PEX 82441-100B-02-D看14Pin极细同轴线束怎么选?
音视频·硬件工程·信号处理·材料工程
祝大家百事可乐3 天前
能源危机背景下浅谈如何降低电气设备生产制造成本_Continuously Updated
硬件工程
硬件狂人3 天前
PLL(五)模拟PLL与数字PLL(DPLL)的核心区别详解
硬件工程
llilian_164 天前
失真度测量仪校准 精准可靠的失真度校准检定测试仪筑牢检测根基 失真度检定装置
功能测试·单片机·嵌入式硬件·硬件工程
裕工实验室5 天前
功率模块散热设计优化指南
硬件工程·pcb工艺·材料工程
笨笨饿6 天前
#79_NOP()嵌入式C语言中内联汇编宏的抽象封装模式研究
linux·c语言·网络·驱动开发·算法·硬件工程·个人开发
czhaii6 天前
4-20mA芯片采样4-20mA电路分析
硬件工程
小麦嵌入式7 天前
FPGA入门(一):手把手教你用 Vivado 创建工程并仿真
stm32·单片机·嵌入式硬件·mcu·fpga开发·硬件架构·硬件工程
asjodnobfy9 天前
啥是电压应力
嵌入式硬件·硬件工程