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pwm技术是什么?pwm波占空比如何测量?

来源: 21ic
2021-01-18
类别:基础知识
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文章创建人 拍明

原标题:pwm技术是什么?pwm波占空比如何测量?

PWM(Pulse Width Modulation),即脉冲宽度调制,是一种利用数字信号控制模拟电路的技术。它通过改变固定频率脉冲的宽度(占空比)来模拟连续的模拟信号。具体来说,PWM技术的基本原理是对一系列固定频率脉冲的宽度进行调制,即调整脉冲的占空比(高电平时间与整个周期时间的比例),以此来模拟连续的模拟信号。在PWM波形中,各脉冲的幅值是相等的,要改变等效输出正弦波的幅值时,只需按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可。这种技术允许在不改变电压幅值的情况下,通过调节脉冲的宽度来控制输出功率,从而实现对模拟信号的精确控制。

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PWM波占空比如何测量?

PWM波的占空比可以通过多种方法进行测量,以下是一些常用的方法:

  1. 阻塞方式测量

    • 原理:使用MCU(微控制器)的一个普通IO端口(设置为输入模式)来检测PWM信号的上升沿和下降沿。在等待上升沿到来时,开启定时器开始计时;等待下降沿到来时,记录下定时器的计数值,即得到PWM的高电平时间H。同时清零定时器,重新开始计数;等待下一个上升沿到来时,记录下定时器的计数值,即得到PWM的低电平时间L。最后计算得出占空比:duty = H / (H + L)。

    • 优点:原理简单,只需MCU有一个定时器的资源即可实现。

    • 缺点:采集时会阻塞CPU运行,阻塞的时间和输入PWM的周期相关,只适用于实时性较低的系统。此外,当输入的PWM占空比为0%或者100%时,程序可能会被一直阻塞。

  2. 中断方式测量

    • 原理:与阻塞方式相似,但将判定移动至外部中断中。开启MCU端口的外部中断(上升沿和下降沿中断),在中断处理函数中根据当前电平状态记录下定时器的值,并清零定时器的值以重新开始下一轮计时。通过计算高电平和低电平的时间来计算占空比。

    • 优点:相比阻塞方式,不会长时间阻塞CPU。

    • 缺点:需要保证外部中断的最高优先级,不可以被其他中断打断以保证其准确性。同时,占空比计算不建议放在中断中处理,可以在主程序中连续多次计算结果一致时再确定当前占空比的结果。

  3. MCU捕获方式测量

    • 原理:采用捕获方式的前提是MCU支持捕获功能。当上升沿或下降沿来临时,MCU硬件将定时器/计数器的值保存在一个影子寄存器中,并产生捕获中断。通过固定每次上升/下降沿的计数器值相减即可分别得出高电平值和低电平值,从而计算出占空比。

    • 优点:稳定性和准确性都较高。

    • 缺点:需要MCU硬件支持捕获功能。

  4. 使用计数器测量

    • 方法:使用具有双边沿检测功能的计数器来测量PWM波的占空比。通过预设半周期时间可以得到非常高精度的测量结果。这种方法通常用于高精度测量场景。

    • 优点:测量精度高。

    • 缺点:需要特定的硬件支持(如具有双边沿检测功能的计数器)。

综上所述,PWM波的占空比可以通过多种方法进行测量,选择哪种方法取决于具体的应用场景、硬件条件以及对测量精度的要求。


责任编辑:David

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