Широтно-импульсная модуляция Широтно-импульсная модуляция Pulse-width modulation (PWM) PhD Olga Ruban

Широтно-импульсная модуляция Широтно-импульсная модуляция Pulse-width modulation (PWM) Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. Pulse-width modulation (PWM)) приближение желаемого сигнала (многоуровневого или непрерывного) к действительным бинарным сигналам (с двумя уровнями - вкл/выкл.), так что, в среднем, за некоторый отрезок времени их значения равны.

PWM Это способ задания аналогового сигнала цифровым методом, то есть из цифрового выхода, дающего только нули и единицы, получить какие-то плавно меняющиеся величины.

Скважность Сква́жность отношение периода следования (повторения) импульсов одной последовательности к их длительности. Величина, обратная скважности, и часто используемая в англоязычной литературе, называется коэффициентом заполнения (Duty cycle). Таким образом, для импульсного сигнала : где S скважность, D коэффициент заполнения, T период импульсов, длительность импульса. Скважность определяет отношение пиковой мощности импульсной установки к её средней мощности.мощности В устройствах и системах дискретной передачи и обработки информации недостаточно высокая скважность может приводить к искажению информации.

ШИМ сигнал - сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения периода следования импульса к его длительности. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять среднее напряжение на выходе ШИМ.скважности

Сигналы с различным коэффициентом заполнения Сигнал со скважностью, равной двум меандр. меандр

Пример Тяжелый маховик, который можно вращать двигателем, причем двигатель можно либо включить, либо выключить. Если включить его постоянно, то маховик раскрутится до максимального значения и так и будет крутиться. Если выключить, то остановится за счет сил трения. Если двигатель включать на десять секунд каждую минуту, то маховик раскрутится, но далеко не на полную скорость - большая инерция сгладит рывки от включающегося двигателя, а сопротивление от трения не даст ему крутится бесконечно долго. Чем больше продолжительность включения двигателя в минуту, тем быстрей будет крутится маховик.

Пример При ШИМ на выход идёт сигнал, состоящий из высоких и низких уровней (применимо к нашей аналогии включаем и выключаем двигатель), то есть нулей и единицы. А затем это все пропускается через интегрирующую цепочку (в аналогии маховик). В результате интегрирования на выходе будет величина напряжения, равная площади под импульсами. Меня скважность (отношение длительности периода к длительности импульса) можно плавно менять эту площадь, а значит и напряжение на выходе.

Пример Если на выходе сплошные 1, то на выходе будет напряжение высокого уровня (например, 24 В), если нули, то нуль. Если 50% времени будет высокий уровень, а 50% низкий то 6 вольт. Интегрирующей цепочкой будет служить масса якоря двигателя, обладающего довольно большой инерцией.

Пример Если взять ШИМ сигнал не от нуля до максимума, а от минуса до плюса, например, от -10 до +10, то можно задавать переменный сигнал! Когда на входе «0», то на выходе -10В, когда «1», то +10В. Если скважность 50% то на выходе 0В. Если скважность менять по синусоидальному закону от максимума к минимуму, то получим переменное напряжение!

Пример Если три таких ШИМ генератора и гнать через них синусоиды, сдвинутые на 120 градусов между собой, то получим самое обычное трехфазное напряжение На этом принципе построены все современные промышленные привода переменного тока. (Unidrive и Omron Jxx)

Рис Рис. 2.10

.

.

Спасибо за внимание!