如何以及为什么将模拟信号转换为脉宽调制信号

关键的外卖

• 理解模拟之间的区别和脉冲宽度调制(PWM)。

• 学习如何将模拟信号转换为脉宽调制信号。

• 接以模拟PWM转换器的设计技巧。

我从来没有一个很好的摄影师。然而,我能清楚地记得我第一次和我的旧的柯达相机拍了张照片。几乎是二十年前的事了,2012年,柯达申请破产,因为它没有足够迅速和有效地过渡到数码摄影时代。

我不再摆弄电影(模拟)相机,正如我熟悉智能手机及其各种过滤器的应用。不过,柯达的失败作为一个行业的领导者是一个教训在flexibility-particularly技术从一个到另一个地方。不知何故,这一切让我想起了多么重要的是能够将一个模拟信号的脉冲宽度调制(PWM)。因为这样做需要和提供一个类似的电路设计的灵活性,这是本文的重点。

模拟与脉宽调制

一个PWM信号的例子。

模拟PWM转换可以混乱对于那些不熟悉这两种技术。PWM可以用来产生模拟信号。然而,模拟信号并不是PWM信号。这说得通吗?我们潜水更深。

模拟信号是连续信号,似乎有一个完整的波形在无限时间的连续性。一个正弦波模拟信号的一个例子。当你把一个调光旋钮,你改变电压近似地提供。

与此同时,PWM技术,改变数字信号的工作周期。责任周期信号的比值的活动对一个完整周期的时间间隔。50%工作周期PWM信号的波形有一个平衡的区间低点和高点。

PWM通常被作为平方波和常用的权力交接,伺服电机控制和通信协议。它也可以用来生成模拟电压通过改变相应责任周期所需的值。然后使用电容器来平滑的PWM波形。

如何将模拟PWM信号

一个单片机模拟转换为脉宽调制信号。

有时候,你需要模拟转换为脉宽调制信号。例如,一个模拟信号不会为伺服电机工作。旋转伺服电机,一个特定的PWM脉冲必须传播。LED灯也通常由PWM驱动的,因为它是更有效的权力。

所以,你需要做一个电路,模拟用户输入的形式和把它变成正确的PWM信号。一种低成本的方法来模拟转换为脉宽调制信号是使用专用集成电路,如LT6992。这是一个PWM发生器,你可以控制的工作周期喂养0-1V的模拟信号。

在使用LT6992 IC是最简单的方法,它不适合复杂的算法或模拟的非线性关系和PWM输出的一个例子,映射一个360°旋钮伺服电机,将从0°-180°。伺服电机的最大旋转工作周期通常达到10%。因此,你需要把全部的模拟范围旋钮按比例在10%的占空比的PWM输出的极限。

在这种情况下,您将需要使用一个微控制器与ADC输入和PWM发生器。ADC采样输入并将其转换为一个数字值。然后,编写一个函数来生成相应的工作周期和饲料PWM寄存器。

硬件模拟PWM变换器的设计技巧

保持模拟和PWM信号分开,以防止噪声耦合是至关重要的。

无论你是使用单片机或微控制器,你需要意识到你正在使用模拟和数字脉冲。它总是一个好习惯要分开两种类型的信号。数字脉冲,尤其是在高频传播,会导致EMI辐射。

你要防止PWM输出干扰其他组件,尤其是如果它是驱动一个高频组件。此外,模拟输入应该受到保护电磁干扰,确保信号的完整性。因此,它是至关重要的,确保适当的地面分离和最短的两种信号的返回路径。

设计一个模拟PWM变换器并不难,如果你使用正确的PCB设计和分析工具。OrCAD PCB设计r允许您规划组件布局和实施严格的设计规则检查,这使得更少的为你工作,让事情做好正确的第一次。

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