PCB设计中使用(yòng)微控制器实现PWM--上海韬放電(diàn)子科(kē)技有(yǒu)限公司

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2021-01-19

PWM是将连续的数字信号转换為(wèi)一系列脉冲的技术。PWM通常用(yòng)作生成与数字值相关的模拟信号的方式。您会发现PWM用(yòng)于控制伺服電(diàn)机，调暗LED，驱动蜂鸣器，对通信信号进行编码等等。

具有(yǒu)各种占空比的PWM波形。

要了解PWM，您需要熟悉一些术语：幅度，周期，脉冲宽度和占空比。

PWM信号的幅度通常是電(diàn)路的Vcc。

周期由从一个上升沿到下一个上升沿所花(huā)费的时间定义。

脉冲宽度是单个脉冲的上升沿和下降沿之间的时间间隔。

占空比是逻辑1脉冲宽度与波形周期的百分(fēn)比。

PWM通过根据配置的数字值调整波形的占空比来运行。这样，它可(kě)以从数字输出产生模拟信号。例如，振幅為(wèi)5V的75％占空比PWM将产生3.75V。该原理(lǐ)可(kě)用(yòng)于调暗LED或直流電(diàn)动机的速度。

更改PWM信号的占空比也是控制伺服電(diàn)机的一种方法。伺服電(diàn)机根据PWM信号的占空比改变其角度。例如，20 ms脉冲的1 ms脉冲宽度会将伺服位置设置為(wèi)0°。发送1.5毫秒(miǎo)会将伺服器移至90°。

如何使用(yòng)微控制器发送PWM信号

使用(yòng)内置模块从微控制器发送PWM信号。

产生PWM信号的最简单方法是通过微控制器。现代微控制器（无论是8位，16位还是32位）都配有(yǒu)PWM模块。PWM模块通过设置数字引脚的電(diàn)压電(diàn)平，将定时器递增到预设的脉冲宽度并在剩余的周期内切换引脚来工作。

在MCU上配置PWM功能(néng)时，重要的是要确定信号的频率和分(fēn)辨率是否合适。例如，如果使用(yòng)PWM对LED进行调光，则如果时钟频率太高而无法启动，则可(kě)能(néng)需要预分(fēn)频器，否则调光效果几乎不会引起注意。

分(fēn)辨率使您可(kě)以更好地控制脉冲宽度。8位微控制器会将您限制為(wèi)8位分(fēn)辨率，即256步。伺服電(diàn)机的最大位置通常為(wèi)PWM信号的10％占空比。这意味着，使用(yòng)8位微控制器，您将只有(yǒu)25步的伺服電(diàn)机位置。

配置完参数后，激活PWM模块并提供占空比值非常简单。

微控制器PWM的EMI注意事项

使用(yòng)PWM控制高频大功率设备时，请注意EMI。

如果PWM信号在几十千赫兹區(qū)域内為(wèi)低频信号，则EMI并不会引起太大关注。在发送高频，大電(diàn)流PWM信号时，例如在使用(yòng)PWM控制大功率電(diàn)机或进行符号速度通信时，您需要警惕EMI辐射。

在这种情况下，重要的是要使PWM信号遠(yuǎn)离其他(tā)敏感组件，尤其是模拟组件。另外，请确保PWM信号的返回路径尽可(kě)能(néng)靠近信号走線(xiàn)，以防止噪声耦合到其他(tā)组件的接地。