PWM是什么意思,它和PDM、PTM有什么區(qū)別

2021-05-2720:52:22PWM是什么意思,它和PDM、PTM有什么區(qū)別已關(guān)閉評論

什么是PWM?

脈寬調(diào)制(PWM)的定義:根據(jù)載波調(diào)制信號改變脈沖載波的脈沖寬度的調(diào)制技術(shù)被稱為脈沖寬度調(diào)制(PWM)。也稱為脈沖持續(xù)時間調(diào)制(PDM)。

脈沖幅度調(diào)制的定義

在脈沖幅度調(diào)制(PAM)技術(shù)中,脈沖載波的幅度變化,該幅度與消息信號的瞬時幅度成比例。

脈沖幅度調(diào)制信號將跟隨原始信號的幅度,因為該信號會跟蹤整個波的路徑。在自然PAM中,通過以精確截止頻率傳遞有效的低通濾波器(LPF),可以重構(gòu)以奈奎斯特速率采樣的信號。

在脈沖持續(xù)時間調(diào)制(PDM)中,脈沖的幅度保持恒定,并且僅注意到寬度的變化。由于信息成分存在于脈沖的寬度中。因此,在信號傳輸期間,信號經(jīng)歷脈沖寬度調(diào)制。由于振幅特性恒定,因此它受到噪聲的影響較小。但是,在傳輸通道中,噪聲本質(zhì)上是累加的,因此會引起幅度的某些變化。但是,通過使用限幅器電路,這在接收器上是完全容易移除的。

由于脈沖的寬度包含信息。因此,噪聲因子不會引起太多的信號失真。因此,PWM系統(tǒng)對噪聲的抗擾性優(yōu)于PAM系統(tǒng)。

產(chǎn)生PWM信號波形表示

下圖顯示了脈沖寬度調(diào)制的過程。通常稱為PWM生成的間接方法。

產(chǎn)生PWM信號的框圖

消息信號和載波波形被饋送到生成PAM信號的調(diào)制器。該脈沖幅度調(diào)制信號被饋送到比較器的同相端。

鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的斜坡信號被饋送到比較器的反相端。

將這兩個信號相加并與比較器電路的參考電壓進行比較。這樣調(diào)節(jié)比較器的電平,以使基準(zhǔn)與波形的斜率相交。

PWM脈沖從斜坡信號的上升沿開始,并且脈沖的寬度由比較器電路確定。

PWM信號的寬度與比較器電平成比例,與斜坡信號的省略部分成正比。

下圖將幫助您更好地理解比較器如何產(chǎn)生PWM信號:

PWM信號生成的波形表示

在此,第一張圖像(a)顯示了正弦調(diào)制信號的波形,第二張圖像(b)顯示了脈沖載波。調(diào)制后,將生成PAM信號,如(c)所示。當(dāng)該PAM信號加上(d)中所示的斜坡信號時,將其與圖(e)中所示的比較器的參考電壓進行比較。

最后,圖(f)顯示了PWM信號。

我們已經(jīng)提到過,脈沖的寬度直接取決于比較器電平以上的波形部分。

這就是產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號的方式。

檢測PWM信號

下圖顯示了PWM檢測電路,該電路提供來自已調(diào)制信號的原始消息信號。

用于檢測PWM信號的框圖

眾所周知,在信號傳輸過程中,一些噪聲會添加到PWM信號中。因此,首先要消除在發(fā)射信號中引入的噪聲,將輸入信號饋送到脈沖發(fā)生器。這將重新生成PWM信號。

然后,將這個再生的PWM脈沖提供給參考脈沖發(fā)生器,該參考脈沖發(fā)生器將產(chǎn)生具有恒定振幅和恒定寬度的脈沖。

再生的脈沖也被提供給斜坡信號發(fā)生器,后者產(chǎn)生恒定斜率的斜坡信號,其持續(xù)時間類似于脈沖持續(xù)時間。因此,我們具有與PWM脈沖寬度成比例的斜坡信號高度。

然后將恒定幅度脈沖提供給求和單元,以便與斜坡信號相加。然后將相加后的輸出饋送到限幅器,限幅器將信號限幅至其閾值,從而在其輸出端生成PAM信號。

然后將此PAM信號提供給LPF,以便從已調(diào)制信號中生成原始消息信號。

下圖將為您提供PWM檢測過程的波形表示。

PWM信號檢測的波形表示

第一個圖像(i)顯示了扭曲的PWM波,下一個圖像(ii)顯示了再生的PWM脈沖。

斜坡發(fā)生器的操作在(iii)中顯示,而(iv)顯示了參考脈沖發(fā)生器的輸出。(v)中示出了求和操作和截斷信號。

PWM波形的頻譜

PWM信號的頻譜如下所示

PWM信號頻譜

在此,調(diào)制信號是具有頻率f?m的正弦信號。因此,所表示的頻譜顯示了調(diào)制頻率fm以及幾個邊帶。

噪聲對脈沖Duartion調(diào)制的影響

正如我們已經(jīng)討論的那樣,信息內(nèi)容存在于脈沖的寬度中,而不存在于振幅中。我們還知道,噪聲會隨脈沖信號的幅度而增加,從而引起一定的變化。

因此,原始信息在傳輸期間不會受到噪聲的影響。從而顯示出抗噪聲影響的能力。

脈寬調(diào)制的優(yōu)點

  1. 與PAM相比,它更不受通道噪聲的影響。
  2. 由于噪聲增加了幅度,因此從失真的PWM信號重構(gòu)PWM信號有些容易。
  3. 傳輸和接收不需要同步。

脈寬調(diào)制的缺點

  1. 由于脈沖寬度的變化,還注意到發(fā)射功率的變化。
  2. PWM時的帶寬要求比PAM稍大。

脈寬調(diào)制的應(yīng)用

它用于電信,光的亮度控制或風(fēng)扇的速度控制等。

 

下圖說明了脈沖幅度調(diào)制。

調(diào)制信號載波脈沖列天然帕姆

盡管PAM信號通過LPF,但無法恢復(fù)信號而不會失真。因此,為避免這種噪聲,請使用平頂采樣。下圖顯示了平頂PAM信號。

平頂帕姆

平頂采樣是這樣的過程,在該過程中,可以以脈沖表示采樣信號,對于該脈沖,不能相對于要采樣的模擬信號改變信號的幅度。振幅的頂部保持平坦。該過程簡化了電路設(shè)計。

脈沖寬度調(diào)制

脈沖寬度調(diào)制(PWM)或脈沖持續(xù)時間調(diào)制(PDM)或脈沖時間調(diào)制(PTM)技術(shù)中,脈沖載波的寬度或持續(xù)時間或時間會變化,與消息信號的瞬時幅度成正比。

脈沖的寬度以這種方法變化,但是信號的幅度保持恒定。幅度限制器用于使信號的幅度恒定。這些電路將幅度鉗位到期望的水平,因此噪聲受到限制。

下圖說明了脈沖寬度調(diào)制的類型。

脈沖寬度調(diào)制的類型

PWM有三種類型。

  • 脈沖的上升沿是恒定的,下降沿根據(jù)消息信號而變化。在上圖中,這種類型的PWM的波形表示為(a)。
  • 脈沖的后沿是恒定的,上升沿根據(jù)消息信號而變化。在上圖中,這種類型的PWM的波形表示為(b)。
  • 脈沖的中心是恒定的,上升沿和下降沿根據(jù)消息信號而變化。上圖所示的(c)表示這種類型的PWM的波形。

脈沖位置調(diào)制 PPM是什么?

脈沖位置調(diào)制(PPM)是一種模擬調(diào)制方案,其中,脈沖的幅度和寬度保持恒定,而每個脈沖的位置(相對于參考脈沖的位置)根據(jù)其瞬時采樣值而變化。消息信號。

發(fā)送器必須發(fā)送同步脈沖(或簡單地說是同步脈沖),以使發(fā)送器和接收器保持同步。這些同步脈沖有助于保持脈沖的位置。下圖說明了脈沖位置調(diào)制。

PPM基帶信號PPM周期性順序脈沖序列PWM PPM信號

根據(jù)脈沖寬度調(diào)制信號完成脈沖位置調(diào)制。脈沖寬度調(diào)制信號的每個后沿都成為PPM信號中脈沖的起點。因此,這些脈沖的位置與PWM脈沖的寬度成比例。

優(yōu)勢

由于幅度和寬度恒定,因此處理的功率也恒定。

壞處

發(fā)送器和接收器之間的同步是必須的。

PAM,PWM和PPM之間的區(qū)別

下表介紹了三種調(diào)制技術(shù)之間的區(qū)別。

?PAMPWMPPM
幅度變化寬度變化位置變化
帶寬取決于脈沖寬度帶寬取決于脈沖的上升時間帶寬取決于脈沖的上升時間
瞬時發(fā)射器功率隨脈沖幅度而變化瞬時發(fā)射器功率隨脈沖的幅度和寬度而變化瞬時發(fā)射器功率隨脈沖寬度保持恒定
系統(tǒng)復(fù)雜度高系統(tǒng)復(fù)雜度低系統(tǒng)復(fù)雜度低
噪音干擾高噪音干擾低噪音干擾低
類似于調(diào)幅類似于調(diào)頻類似于相位調(diào)制