脈衝寬度調變

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一個例子脈寬調製:供電電壓(藍色)調製為一系列的脈衝產生一個正弦樣磁通密度波形(紅色),在磁路的電磁致動器。平滑的波形由此可以控制的寬度和數目的脈衝調製(每特定週期)

脈衝寬度調變英語Pulse Width Modulation縮寫PWM),簡稱脈寬調製,是將類比信號 轉換為脈波的一種技術,一般轉換後脈波的週期固定,但脈波的占空比會依類比信號的大小而改變。

在類比電路中,類比信號的值可以連續進行變化,在時間和值的幅度上都幾乎沒有限制,基本上可以取任何實數值,輸入與輸出也呈線性變化。所以在類比電路中,電壓和電流可直接用來進行控制對象,例如家用電器設備中的音量開關控制、採用鹵素燈泡燈具的亮度控制等等。

但類比電路有諸多的問題:例如控制信號容易隨時間漂移,難以調節;功耗大;易受雜訊和環境干擾等等。

與類比電路不同,數位電路是在預先確定的範圍內取值,在任何時刻,其輸出只可能為ON和OFF兩種狀態,所以電壓或電流會通/斷方式的重複脈衝序列載入到類比負載。PWM技術是一種對類比信號電位的數字編碼方法,通過使用高解析度計數器(調製頻率)調製方波占空比,從而實現對一個類比信號的電位進行編碼。其最大的優點是從處理器到被控對象之間的所有信號都是數位形式的,無需再進行數位類比轉換過程;而且對雜訊的抗干擾能力也大大增強(雜訊只有在強到足以將邏輯值改變時,才可能對數字信號產生實質的影響),這也是PWM在通訊等信號傳輸行業得到大量應用的主要原因。

類比信號能否使用PWM進行編碼調製,僅依賴頻寬,這即意味著只要有足夠的頻寬,任何類比信號值均可以採用PWM技術進行調製編碼,一般而言,負載需要的調製頻率要高於10Hz,在實際應用中,頻率約在1kHz到200kHz之間。

在信號接收端,需將信號解調還原為類比信號,目前在很多微型處理器內部都包含有PWM控制器模組。

數位渦旋壓縮機上運用PWM電磁閥,可以機械化地調節壓縮時間和比例,具有簡單、靈活、動態響應好、使用壽命長等特點。