当前位置:首页 > 电源 > 功率器件
[导读]你知道PWM信号转换为模拟量信号的过程吗?有一个测量位置变化的位置传感器,用万用表电压档测量传感器的输出信号,结果显示的是模拟量信号,即位置和信号输出大小呈线性关系。但是,用示波器(Picoscope 4227)测量传感器的输出信号,显示的却是 PWM 信号(脉宽调制),即位置不同,输出 PWM 信号的占空比不同。

你知道PWM信号转换为模拟量信号的过程吗?有一个测量位置变化的位置传感器,用万用表电压档测量传感器的输出信号,结果显示的是模拟量信号,即位置和信号输出大小呈线性关系。但是,用示波器(Picoscope 4227)测量传感器的输出信号,显示的却是 PWM 信号(脉宽调制),即位置不同,输出 PWM 信号的占空比不同。

PWM 信号的参数是:200 Hz, 低电平为 0V,高电平为 18V。

现在可以确定,我的传感器输出信号是 PWM 信号。PWM 信号需要输入到控制器 I/O 中,但是控制器 I/O 口不具备直接采集 PWM 信号的功能。

解决方案

设计个电路,将 PWM 信号转化为模拟量信号,然后将转换后的模拟量信号输入到控制器模拟量 I/O 口。

转换电路

1. 二阶压控有源低通滤波电路。

设计一个深度滤波电路。滤波电路图为:

低通滤波频率公式为:f=1/(2π*RC),我最后选择 R=1K,C=10uf,算出的低通截止频率 f=15.9HZ。

滤波电路后端是一个运算放大器,放大倍数公式:A=1+Rf/R1。我不希望电压被放大,所以我选择 A=1.1。又因为 R1//Rf=2R(R1,Rf 两者并联的值等于 R 串联值),最终:Rf=220 欧,R1=2.2k,R=1k。

2. 积分电路(无源滤波电路)

低通滤波电路前面是一个二级积分电路(将两个电容都接地),R=1K,C=10uf。下图是一级积分电路,设计的积分电路是将两个下图电路串联构成二级积分积分:

为验证电路效果进行的测试,我使用的设备是 PicoScope4227,由于该设备最大只能生成正负 1V 的电压信号,就生成了幅值为 1V(低电平 0V,高电平 1V),频率为 200HZ 的 PWM 信号作为积分电路的输入信号。各种效果图如下:

示波器直接采集发生器生成的 PWM 信号,波形如下:

示波器从二阶滤波电路输入端采集信号,波形如下。发现该号波形与上图的波形相比已经发生了变化。

示波器从一阶滤波电路输出端中采集到的信号波形,即滤波电路从左往右数,第一个电阻与第一个电容交点的输出波形:

滤波器从二阶滤波电路输出端采集到的信号波形,即最终输出信号波形

最终输出波形的参数。

问题

1:为什么万用表电压档测量传感器输出信号,结果是模拟量信号,而示波器看到的是 PWM 信号?我该相信哪个结果?

答:这个问题牵涉到测量输入口的分辨率问题。万用表输入口的分辨率低(通过此例看低于 200HZ),而示波器输入口的分辨率高,可达几千,甚至几兆赫兹频率,所以输出的结果不同。我们要相信示波器显示的结果。我理解 PWM 信号本质还是希望达到模拟量的效果,只是表现形式不同。

2:关于计算公式

答:在低通滤波电路中,有个频率公式 f=1/(2π*RC), 它计算的是低通截止频率(-3dB)。而在积分电路中,有个公式 T=RC。 这个 T 是指电容充放电需要的时间。选取 T 时,根据一般经验公式,T>10 * T\'(T\'表示信号周期)。

在本例的积分电路中,RC=10ms,只有两倍的信号周期,但是通过测试,信号效果还是比较理想的。如果将更多的积分电路串联,效果会更好。

3:PWM 信号被控制器采集还有其他方案吗?

答:方案一:将 PWM 信号倍频,就是提高 PWM 信号的频率,但是占空比不变化。PWM 倍频后的频率大于控制器 I/O 的分辨率,就可以被控制器默认为做模拟量,从而可以输入到模拟量 I/O。

方案二:通过软件办法计算 PWM 的占空比。在控制器中编写程序,首先定时,测量这段时间内 PWM 信号中高电平的时间,从而计算出占空比。以上就是PWM信号转换为模拟量信号的过程解析,希望能给大家帮助。

换一批

延伸阅读

[功率器件] 什么是电压控制方法PWM和PFM?你知道吗?

什么是电压控制方法PWM和PFM?你知道吗?

什么是PWM和PFM?它有什么区别?针对开关稳压器的基础,介绍电压控制方法。不论开关稳压器与否,电压稳压器的功能为产生稳定化的输出电压。为此,已在“反馈控制方式”一项中说明,必须将输出电压反馈至控制电路来进行环路控制。在这里,要说明的是...

关键字: 开关稳压器 pwm 电压稳压器

[玩转嵌入式] PWM电机调速原理

电机是重要的执行机构,可以将电能转化为机械能,从而驱动被控设备的转动或者移动,在我们的生活中应用非常广泛。 例如,应用在电动工具、电动平衡车、电动园林工具、儿童玩具中。...

关键字: 电机 pwm

[数字电源] 关于主动式PFC电源的一些有点,你了解吗?

关于主动式PFC电源的一些有点,你了解吗?

什么是主动式PFC电源?它有什么特点?通常来说主动式PFC可以省电真的是这个样子么,下面小编来和你分析一波,主动式PFC在结构上来说基本就是一个通过PWM控制电流波形的AC/DC整流器,交流输入通过整流桥进行整流,然后PWM触发主动PF...

关键字: pfc 整流器 pwm

[TOSHIBA东芝半导体] 东芝推出新款采用PWM控制的双H桥直流有刷电机驱动IC,推荐应用为移动设备和家用电器

东芝推出新款采用PWM控制的双H桥直流有刷电机驱动IC,推荐应用为移动设备和家用电器

中国上海,2020年10月22日——东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,推出H桥电机驱动IC“TC78H660FNG”,且采用了TSSOP16封装和广泛使用的引脚分配。这是东芝直流有刷电机和步进电机驱动产品系列中的最新...

关键字: 东芝 电机驱动 pwm

[热点文章推荐(一)] pwm如何进行调制?5种pwm调制方式介绍

pwm如何进行调制?5种pwm调制方式介绍

对于电子专业的朋友来说,pwm早已耳熟能详。pwm技术的发展极大程度上推动了社会的进步。上篇文章中,小编对pwm的3种调制方式有所介绍。本文中,小编将对其余5种pwm调制方式进行讲解。如果你对pwm具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。...

关键字: 调制方式 指数 pwm

功率器件

11069 篇文章

关注

发布文章

技术子站

关闭