高精度PWM波產(chǎn)生電路。該電路采用數(shù)宇數(shù)據(jù)，以1%步進(jìn)在1%~99%范圍內(nèi)準(zhǔn)確穩(wěn)定地控制占空比，可作為校準(zhǔn)與調(diào)整PWM的解調(diào)電路，或用做PWM方式的D/A轉(zhuǎn)換器的信號源。

PWM原理—簡介

脈寬調(diào)制（PWM，Pulse Width Modulation）是一種模擬控制方脈沖寬度調(diào)制，利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

PWM就是脈沖寬度調(diào)制，也就是占空比可變的脈沖波形。該技術(shù)以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。

PWM原理—工作原理

脈沖寬度調(diào)制波通常由一列占空比不同的矩形脈沖構(gòu)成，其占空比與信號的瞬時(shí)采樣值成比例。下圖所示為脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的原理框圖和波形圖。該系統(tǒng)有一個(gè)比較器和一個(gè)周期為Ts的鋸齒波發(fā)生器組成。語音信號如果大于鋸齒波信號，比較器輸出正常數(shù)A，否則輸出0。因此，從圖中可以看出，比較器輸出一列下降沿調(diào)制的脈沖寬度調(diào)制波。

通過圖b的分析可以看出，生成的矩形脈沖的寬度取決于脈沖下降沿時(shí)刻t k時(shí)的語音信號幅度值。因而，采樣值之間的時(shí)間間隔是非均勻的。在系統(tǒng)的輸入端插入一個(gè)采樣保持電路可以得到均勻的采樣信號，但是對于實(shí)際中tk-kTs《 《的情況，均勻采樣和非均勻采樣差異非常小。如果假定采樣為均勻采樣，第k個(gè)矩形脈沖可以表示為：

其中，x{t}是離散化的語音信號;Ts是采樣周期; 是未調(diào)制寬度;m是調(diào)制指數(shù)。

然而，如果對矩形脈沖作如下近似：脈沖幅度為A，中心在t = k Ts處， 在相鄰脈沖間變化緩慢，則脈沖寬度調(diào)制波xp（t）可以表示為：

其中，

。無需作頻譜分析，由式（2）可以看出脈沖寬度信號由語音信號x（t）加上一個(gè)直流成分以及相位調(diào)制波構(gòu)成，相位調(diào)制部分引起的信號交迭可以忽略，因此，脈沖寬度調(diào)制波可以直接通過低通濾波器進(jìn)行解調(diào)。

?PWM原理—專有名詞

1） 占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時(shí)間 與 該P(yáng)WM的時(shí)鐘周期的時(shí)間之比。

如，一個(gè)PWM的頻率是1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是200us，那么低電平的時(shí)間肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是說PWM的占空比就是1：5。

2） 分辨率也就是占空比最小能達(dá)到多少，如8位的PWM，理論的分辨率就是1：255（單斜率）， 16位的的PWM理論就是1：65535（單斜率）。

3） 頻率就是這樣的，如16位的PWM，它的分辨率達(dá)到了1：65535，要達(dá)到這個(gè)分辨率，T/C就必須從0計(jì)數(shù)到65535才能達(dá)到，如果計(jì)數(shù)從0計(jì)到80之后又從0開始計(jì)到80.。。。。。。，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是說PWM的輸出頻率高了。

4） 雙斜率 / 單斜率

假設(shè)一個(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后又從0計(jì)數(shù)到80.。。。。。。 這個(gè)就是單斜率。假設(shè)一個(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后是從80計(jì)數(shù)到0.。。。。。。 這個(gè)就是雙斜率。

可見，雙斜率的計(jì)數(shù)時(shí)間多了一倍，所以輸出的PWM頻率就慢了一半，但是分辨率卻是1：（80+80） =1：160，就是提高了一倍。

假設(shè)PWM是單斜率，設(shè)定最高計(jì)數(shù)是80，我們再設(shè)定一個(gè)比較值是10，那么T/C從0計(jì)數(shù)到10時(shí)（這時(shí)計(jì)數(shù)器還是一直往上計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)到設(shè)定值80），單片機(jī)就會根據(jù)你的設(shè)定，控制某個(gè)IO口在這個(gè)時(shí)候是輸出1還是輸出0還是端口取反，這樣，就是PWM的最基本的原理了。

由74HC04反相器和X1（2MHZ）構(gòu)成晶體振蕩電路，其工作非常穩(wěn)定，最高工作頻率為ZMHZ。74HC190（1）和74HCl90（2）將ZMHZ進(jìn)行100分頻得到需要的20KHZ的時(shí)鐘頻率。74HC190（2）每輸出100個(gè)時(shí)鐘脈沖觸發(fā)一次雙穩(wěn)多諧振蕩器74HC74。復(fù)位的辦法是用比較器74HC85（1）和74HC85（2）進(jìn)行設(shè)定，若達(dá)到占空比設(shè)定值，則時(shí)鐘脈沖停止計(jì)數(shù)，電路復(fù)位，74H04輸出具有與設(shè)定值相等的占空比波形，波形分辨率為1%。

應(yīng)用舉例

電流跟蹤型PWM變流電路就是對變流電路采用電流跟蹤控制。也就是，不用信號波對載波進(jìn)行調(diào)制，而是把希望輸出的電流作為指令信號，把實(shí)際電流作為反饋信號，通過二者的瞬時(shí)值比較來決定逆變電路各功率器件的通斷，使實(shí)際的輸出跟蹤電流的變化。采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型變流器的特點(diǎn)：

①硬件電路簡單；

②屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)快；

③不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量；

④與計(jì)算法和調(diào)制法相比，相同開關(guān)頻率時(shí)輸出電流中高次諧波含量較多；⑤采用閉環(huán)控制.