今天给大家分享的是:构建脉宽调制信号发生器
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脉宽调制是一种利用数字信号精确控制模拟设备的技术。脉宽调制信号由用于模拟变化的模拟电压的电子脉冲组成。
脉宽调制信号通常用于控制伺服系统、LED和直流电机等模拟设备。
在脉冲宽度调制中,高频电脉冲序列被发送到设备为其供电,脉冲可由驱动晶体管或功率MOS管生成。
脉冲宽度调制信号出现在晶体管产生的高电压和低电压的周期中,信号从低电平循环到高电平所需的时间称为周期持续时间。
信号保持高电平的时间称为脉冲宽度:
![](http://n.sinaimg.cn/spider20240625/517/w1024h293/20240625/5b6b-0625fbb7bfc7506778d8b470a8513c30.png)
脉冲宽度
脉冲宽度与周期持续时间的比率称为“占空比”。
![](http://n.sinaimg.cn/spider20240625/218/w910h108/20240625/d105-311081002fddfdc00a7965192dd928bb.png)
占空比可用于估计脉冲调制信号将提供的视在模拟电压,下图显示了占空比对视在电压的影响:
![](http://n.sinaimg.cn/spider20240625/283/w1024h859/20240625/beb6-46e2fb9f2df8235e451e23d7d6b851f5.png)
占空比对视在电压的影响
现在计算特定视在电压所需的占空比:
![](http://n.sinaimg.cn/spider20240625/620/w525h95/20240625/8a28-fc930adab46848f5db3995852ad90f7b.png)
视在电压所需的占空比
例如,在低电平时间为 13 ms、高电平时间为 8 ms 的脉宽调制周期中,占空比为:
8 ms / (8 ms + 13 ms) = 38%
如果脉冲电压(Vmax)为5V,则视在电压为:
(38%/100%) * 5V = 1.9 V
通过使用555定时器来控 制MOS管来生成脉宽调制信号。下面为脉宽调制信号发生器的电路图:
![](http://n.sinaimg.cn/spider20240625/277/w1024h853/20240625/7c9b-b7e28c8951f7ff0759f498458d15b9ee.png)
脉宽调制信号发生器
在上面的电路图中,我们可以看到555定时器配置为非稳态振荡器。
555 定时器在特定占空比下产生脉宽调制信号,并且控制 MOS管 Q1。
该MOS管型号为IRF540。
D1是一个LED,通过PWM信号变亮或者变暗。
二极管D2 可以防止来自感性负载(由电机产生)的反电动势损坏MOS管。
通过电阻 R1、R2、 R3和电容 C3 将频率固定在大约 595 Hz 。
电位器 R4(约20k)调整占空比。
从下面的示波器显示可以看到,它可以从约78 uS调整到约1.6 mS:
1、4.6% 占空比
![](http://n.sinaimg.cn/spider20240625/536/w753h583/20240625/e8c2-33ca6f2363e66795aadc1c107e87d818.png)
4.6% 占空比
2、50% 占空比
![](http://n.sinaimg.cn/spider20240625/544/w760h584/20240625/6cfd-f89ff6e6cfd7e7917b6ef643f8ab4dfb.png)
50% 占空比
3、93.5% 占空比
![](http://n.sinaimg.cn/spider20240625/557/w781h576/20240625/f202-cd1ec7887e2000288270f9f2ced4c7e0.png)
93.5% 占空比
根据不同占空比可以看到,如果频率太低,LED闪烁也会变快,如果频率太高,控制设备/负载没有办法及时打开和关闭。
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