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什么是PWM
2021-03-26
什么是PWM
脈沖寬度調(diào)制(PWM),是英文"Pulse Width Modulation"的縮寫,簡稱脈寬調(diào)制,是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù),廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。
pwm的頻率:
是指1秒鐘內(nèi)信號(hào)從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)(一個(gè)周期);
也就是說一秒鐘PWM有多少個(gè)周期。
單位:Hz
表示方式:50Hz 100Hz
pwm的周期:
T=1/f周期=1/頻率
50Hz = 20ms 一個(gè)周期
如果頻率為50Hz ,也就是說一個(gè)周期是20ms 那么一秒鐘就有 50次PWM周期。
占空比:
是一個(gè)脈沖周期內(nèi),高電平的時(shí)間與整個(gè)周期時(shí)間的比例。
單位: % (0%-100%)
表示方式:20%

周期:一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間
1s內(nèi)測(cè)周期次數(shù)等于頻率
脈寬時(shí)間: 高電平時(shí)間
上圖中脈寬時(shí)間占總周期時(shí)間的比例,就是占空比
比方說周期的時(shí)間是10ms,脈寬時(shí)間是8ms 那么低電平時(shí)間就是2ms 總的占空比 8/8+2= 80%,這就是占空比為80%的脈沖信號(hào)。
而我們知道PWM就是脈沖寬度調(diào)制通過調(diào)節(jié)占空比,就可以調(diào)節(jié)脈沖寬度(脈寬時(shí)間) 而頻率,就是單位時(shí)間內(nèi)脈沖信號(hào)的次數(shù),頻率越大;
以20Hz 占空比為80% 舉例 就是1秒鐘之內(nèi)輸出了20次脈沖信號(hào) 每次的高電平時(shí)間為40ms。
1s內(nèi)測(cè)周期次數(shù)等于頻率
脈寬時(shí)間: 高電平時(shí)間
上圖中脈寬時(shí)間占總周期時(shí)間的比例,就是占空比
比方說周期的時(shí)間是10ms,脈寬時(shí)間是8ms 那么低電平時(shí)間就是2ms 總的占空比 8/8+2= 80%,這就是占空比為80%的脈沖信號(hào)。
而我們知道PWM就是脈沖寬度調(diào)制通過調(diào)節(jié)占空比,就可以調(diào)節(jié)脈沖寬度(脈寬時(shí)間) 而頻率,就是單位時(shí)間內(nèi)脈沖信號(hào)的次數(shù),頻率越大;
以20Hz 占空比為80% 舉例 就是1秒鐘之內(nèi)輸出了20次脈沖信號(hào) 每次的高電平時(shí)間為40ms。

上圖中,周期為T,T1為高電平時(shí)間,T2 為低電平時(shí)間,假設(shè)周期T為 1s 那么頻率就是 1Hz 那么高電平時(shí)間0.5s ,低電平時(shí)間0.5s 總的占空比就是 0.5 /1 =50%。
PWM原理
以單片機(jī)為例,我們知道,單片機(jī)的IO口輸出的是數(shù)字信號(hào),IO口只能輸出高電平和低電平,假設(shè)高電平為5V 低電平則為0V 那么我們要輸出不同的模擬電壓,就要用到PWM,通過改變IO口輸出的方波的占空比從而獲得使用數(shù)字信號(hào)模擬成的模擬電壓信號(hào)。
我們知道,電壓是以一種連接1或斷開0的重復(fù)脈沖序列被夾到模擬負(fù)載上去的(例如LED燈,直流電機(jī)等),連接即是直流供電輸出,斷開即是直流供電斷開。通過對(duì)連接和斷開時(shí)間的控制,理論上來講,可以輸出任意不大于最大電壓值(即0~5V之間任意大?。┑哪M電壓。
比方說 占空比為50% 那就是高電平時(shí)間一半,低電平時(shí)間一半,在一定的頻率下,就可以得到模擬的2.5V輸出電壓 那么75%的占空比 得到的電壓就是3.75V。
PWM原理
以單片機(jī)為例,我們知道,單片機(jī)的IO口輸出的是數(shù)字信號(hào),IO口只能輸出高電平和低電平,假設(shè)高電平為5V 低電平則為0V 那么我們要輸出不同的模擬電壓,就要用到PWM,通過改變IO口輸出的方波的占空比從而獲得使用數(shù)字信號(hào)模擬成的模擬電壓信號(hào)。
我們知道,電壓是以一種連接1或斷開0的重復(fù)脈沖序列被夾到模擬負(fù)載上去的(例如LED燈,直流電機(jī)等),連接即是直流供電輸出,斷開即是直流供電斷開。通過對(duì)連接和斷開時(shí)間的控制,理論上來講,可以輸出任意不大于最大電壓值(即0~5V之間任意大?。┑哪M電壓。
比方說 占空比為50% 那就是高電平時(shí)間一半,低電平時(shí)間一半,在一定的頻率下,就可以得到模擬的2.5V輸出電壓 那么75%的占空比 得到的電壓就是3.75V。

pwm的調(diào)節(jié)作用來源于對(duì)"占周期"的寬度控制,"占周期"變寬,輸出的能量就會(huì)提高,通過阻容變換電路所得到的平均電壓值也會(huì)上升,"占周期"變窄,輸出的電壓信號(hào)的電壓平均值就會(huì)降低,通過阻容變換電路所得到的平均電壓值也會(huì)下降。
也就是,在一定的頻率下,通過不同的占空比 即可得到不同的輸出模擬電壓。
pwm就是通過這種原理實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的。
總結(jié):PWM就是在合適的信號(hào)頻率下,通過一個(gè)周期里改變占空比的方式來改變輸出的有效電壓。
PWM頻率越大,相應(yīng)越快,PWM輸出呼吸燈,那么,PWM信號(hào)的實(shí)際作用是什么呢?我們以經(jīng)常使用的呼吸燈舉例:一般人眼睛對(duì)于80Hz 以上刷新頻率則完全沒有閃爍感。
頻率太小的話看起來就會(huì)閃爍,那么我們平時(shí)見到的LED燈,當(dāng)它的頻率大于50Hz的時(shí)候,人眼就會(huì)產(chǎn)生視覺暫留效果,基本就看不到閃爍了,而是一個(gè)常亮的LED燈,你在1秒內(nèi),高電平0.5秒,低電平0.5秒,(頻率1Hz)如此反復(fù),那么你看到的電燈就會(huì)閃爍,但是如果是10毫秒內(nèi),5毫秒打開,5毫秒關(guān)閉,(頻率100Hz) 這時(shí)候燈光的亮滅速度趕不上開關(guān)速度(LED燈還沒完全亮就又熄滅了),由于視覺暫留作用,人眼不感覺電燈在閃爍,而是感覺燈的亮度少了,因?yàn)楦唠娖綍r(shí)間(占空比)為50%,亮度也就為之前的50% ,頻率很高時(shí),看不到閃爍,占空比越大,LED越亮;頻率很低時(shí),可看到閃爍,占空比越大,LED越亮。
也就是,在一定的頻率下,通過不同的占空比 即可得到不同的輸出模擬電壓。
pwm就是通過這種原理實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的。
總結(jié):PWM就是在合適的信號(hào)頻率下,通過一個(gè)周期里改變占空比的方式來改變輸出的有效電壓。
PWM頻率越大,相應(yīng)越快,PWM輸出呼吸燈,那么,PWM信號(hào)的實(shí)際作用是什么呢?我們以經(jīng)常使用的呼吸燈舉例:一般人眼睛對(duì)于80Hz 以上刷新頻率則完全沒有閃爍感。
頻率太小的話看起來就會(huì)閃爍,那么我們平時(shí)見到的LED燈,當(dāng)它的頻率大于50Hz的時(shí)候,人眼就會(huì)產(chǎn)生視覺暫留效果,基本就看不到閃爍了,而是一個(gè)常亮的LED燈,你在1秒內(nèi),高電平0.5秒,低電平0.5秒,(頻率1Hz)如此反復(fù),那么你看到的電燈就會(huì)閃爍,但是如果是10毫秒內(nèi),5毫秒打開,5毫秒關(guān)閉,(頻率100Hz) 這時(shí)候燈光的亮滅速度趕不上開關(guān)速度(LED燈還沒完全亮就又熄滅了),由于視覺暫留作用,人眼不感覺電燈在閃爍,而是感覺燈的亮度少了,因?yàn)楦唠娖綍r(shí)間(占空比)為50%,亮度也就為之前的50% ,頻率很高時(shí),看不到閃爍,占空比越大,LED越亮;頻率很低時(shí),可看到閃爍,占空比越大,LED越亮。
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