什么是 PWM
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù),，其中包括：相電壓控制PWM,、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM,、SPWM法,、線電壓控制PWM等，PWM 碼是一種脈寬調(diào)制碼,，它的組成為9MS 高電平和4MS 低電平引導(dǎo)脈沖,，16 位系統(tǒng)識(shí)別碼，8 位數(shù)據(jù)正碼和8 位數(shù)據(jù)反碼,。
        脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)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,。 模擬電路 模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化,，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒(méi)有限制。9V電池就是一種模擬器件,，因?yàn)樗妮敵鲭妷翰⒉痪_地等于9V,，而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值,。與此類似,，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi),，例如在{0V, 5V}這一集合中取值,。 模擬電壓和電流可直接用來(lái)進(jìn)行控制，如對(duì)汽車收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在簡(jiǎn)單的模擬收音機(jī)中,，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻,。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變大或變??；流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值,，使音量相應(yīng)變大或變小,。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例,。 盡管模擬控制看起來(lái)可能直觀而簡(jiǎn)單,，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其中一點(diǎn)就是,，模擬電路容易隨時(shí)間漂移,，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)問(wèn)題的精密模擬電路可能非常龐大,、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴,。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比,。模擬電路還可能對(duì)噪聲很敏感,，任何擾動(dòng)或噪聲都肯定會(huì)改變電流值的大小。 數(shù)字控制 通過(guò)以數(shù)字方式控制模擬電路,，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗,。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器,，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了,。 簡(jiǎn)而言之，PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法,。通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼,。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的,，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON),，要么完全無(wú)(OFF),。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候,，斷的時(shí)候即是供電被斷開(kāi)的時(shí)候,。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。 大多數(shù)負(fù)載(無(wú)論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz,。設(shè)想一下如果燈泡先接通5秒再斷開(kāi)5秒,，然后再接通、再斷開(kāi)……,。占空比仍然是50%,，但燈泡在頭5秒鐘內(nèi)將點(diǎn)亮，在下一個(gè)5秒鐘內(nèi)將熄滅,。要讓燈泡取得4.5V電壓的供電效果,，通斷循環(huán)周期與負(fù)載對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化的響應(yīng)時(shí)間相比必須足夠短。要想取得調(diào)光燈(但保持點(diǎn)亮)的效果,，必須提高調(diào)制頻率,。在其他PWM應(yīng)用場(chǎng)合也有同樣的要求。通常調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間,。 硬件控制器 許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器,。例如，Microchip公司的PIC16C67內(nèi)含兩個(gè)PWM控制器,，每一個(gè)都可以選擇接通時(shí)間和周期,。占空比是接通時(shí)間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù),。執(zhí)行PWM操作之前,，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作： * 設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的周期 * 在PWM控制寄存器中設(shè)置接通時(shí)間 * 設(shè)置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳 * 啟動(dòng)定時(shí)器 * 使能PWM控制器 雖然具體的PWM控制器在編程細(xì)節(jié)上會(huì)有所不同,，但它們的基本思想通常是相同的,。 通信與控制 PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小,。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響,。
   3.對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn),，而且這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長(zhǎng)通信距離,。在接收端,，通過(guò)適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號(hào)還原為模擬形式。 PWM廣泛應(yīng)用在多種系統(tǒng)中,。作為一個(gè)具體的例子,，我們來(lái)考察一種用PWM控制的制動(dòng)器。簡(jiǎn)單地說(shuō),，制動(dòng)器是緊夾住某種東西的一種裝置,。許多制動(dòng)器使用模擬輸入信號(hào)來(lái)控制夾緊壓力(或制動(dòng)功率)的大小。加在制動(dòng)器上的電壓或電流越大，制動(dòng)器產(chǎn)生的壓力就越大,。 可以將PWM控制器的輸出連接到電源與制動(dòng)器之間的一個(gè)開(kāi)關(guān),。要產(chǎn)生更大的制動(dòng)功率，只需通過(guò)軟件加大PWM輸出的占空比就可以了,。如果要產(chǎn)生一個(gè)特定大小的制動(dòng)壓力,，需要通過(guò)測(cè)量來(lái)確定占空比和壓力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系(所得的公式或查找表經(jīng)過(guò)變換可用于控制溫度、表面磨損等等),。 例如,，假設(shè)要將制動(dòng)器上的壓力設(shè)定為100psi，軟件將作一次反向查找,，以確定產(chǎn)生這個(gè)大小的壓力的占空比應(yīng)該是多少,。然后再將PWM占空比設(shè)置為這個(gè)新值，制動(dòng)器就可以相應(yīng)地進(jìn)行響應(yīng)了,。如果系統(tǒng)中有一個(gè)傳感器,，則可以通過(guò)閉環(huán)控制來(lái)調(diào)節(jié)占空比，直到精確產(chǎn)生所需的壓力,。 總之,，PWM既經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間,、抗噪性能強(qiáng),，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計(jì)應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。


占空比（Mark-Space Ratio）在電信領(lǐng)域中有如下含義：

在一串理想的脈沖序列中（如方波）,，代表1的正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值,。
例如：脈沖寬度1μs，信號(hào)周期4μs的脈沖序列占空比為0.25,。
在一段連續(xù)工作時(shí)間內(nèi)脈沖占用的時(shí)間與總時(shí)間的比值,。
在CVSD調(diào)制（continuously variable slope delta modulation）中，比特“1”的平均比例（未完成）,。
在周期型的現(xiàn)象中,，現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)間與總時(shí)間的比。
對(duì)于方波或其他應(yīng)用場(chǎng)合,，通常稱為工作周期（Duty Cycle）,。