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
ACP广源盛139246256732 天前
选型笔记:Type‑C 扩展坞方案评估|DP1.2 转 HDMI2.0 桥接芯片 GSV2201D@ACP
笔记·硬件架构·硬件工程·视频·国产芯片
粟米茶2 天前
LTspice 导入第三方 Spice 模型实操
硬件工程·硬件电路·运放
暴走约伯2 天前
【VFX工具链源码拆解 04】拯救丢失的绑定:Timeline 一键克隆与层级相对路径重映射算法
unity·c#·游戏引擎·硬件工程
ACP广源盛139246256732 天前
选型笔记:HDMI2.1 四进一出切换中继方案 GSV6705@ACP 评估
笔记·硬件架构·硬件工程·视频·国产芯片
爱聊灵光的维C3 天前
从看见世界到重构认知:在视觉与硬件的交汇处,寻找我们这代人的北极星
c语言·物联网·计算机视觉·重构·硬件工程·射频工程
mk0153 天前
单片机同步降压稳压器输出最低1V,关断时损耗3uA
单片机·嵌入式硬件·硬件工程·智能硬件·pcb工艺
ACP广源盛139246256733 天前
Type‑C 扩展坞选型笔记:USB3.0 双通道信号切换方案 LH3412@ACP 评估
笔记·硬件架构·硬件工程·国产芯片·开关
HQB20265 天前
屹晶微电子 EG1130|2‑24V 输入 / 最高 28V 输出 内置 MOS 异步升压 DC‑DC|SOT23‑6|摄像头 / 车充 / 电池充电电源
嵌入式硬件·硬件工程
HQB20265 天前
屹晶微电子 EG1195|10‑120V/10A+ 外置 MOS 异步降压控制器|ESOP‑8|电动车转换器 / 快充 / 工业电源
嵌入式硬件·硬件工程
海雅达手持终端PDA6 天前
工业手持终端的“去手机化”演进:看海雅达如何以“同轴扫摄”终结工程妥协,重塑工业PDA新范式
android·物联网·智能手机·硬件工程·能源·制造·iot