PWM是什么意思,它和PDM、PTM有什么区别

2021-05-2720:52:22PWM是什么意思,它和PDM、PTM有什么区别已关闭评论

PWM是什么意思,它和PDM、PTM有什么区别

什么是PWM?

脉宽调制(PWM)的定义:根据载波调制信号改变脉冲载波的脉冲宽度的调制技术被称为脉冲宽度调制(PWM)。也称为脉冲持续时间调制(PDM)。

脉冲幅度调制的定义

在脉冲幅度调制(PAM)技术中,脉冲载波的幅度变化,该幅度与消息信号的瞬时幅度成比例。

脉冲幅度调制信号将跟随原始信号的幅度,因为该信号会跟踪整个波的路径。在自然PAM中,通过以精确截止频率传递有效的低通滤波器(LPF),可以重构以奈奎斯特速率采样的信号。

在脉冲持续时间调制(PDM)中,脉冲的幅度保持恒定,并且仅注意到宽度的变化。由于信息成分存在于脉冲的宽度中。因此,在信号传输期间,信号经历脉冲宽度调制。由于振幅特性恒定,因此它受到噪声的影响较小。但是,在传输通道中,噪声本质上是累加的,因此会引起幅度的某些变化。但是,通过使用限幅器电路,这在接收器上是完全容易移除的。

由于脉冲的宽度包含信息。因此,噪声因子不会引起太多的信号失真。因此,PWM系统对噪声的抗扰性优于PAM系统。

产生PWM信号波形表示

下图显示了脉冲宽度调制的过程。通常称为PWM生成的间接方法。

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消息信号和载波波形被馈送到生成PAM信号的调制器。该脉冲幅度调制信号被馈送到比较器的同相端。

锯齿波发生器产生的斜坡信号被馈送到比较器的反相端。

将这两个信号相加并与比较器电路的参考电压进行比较。这样调节比较器的电平,以使基准与波形的斜率相交。

PWM脉冲从斜坡信号的上升沿开始,并且脉冲的宽度由比较器电路确定。

PWM信号的宽度与比较器电平成比例,与斜坡信号的省略部分成正比。

下图将帮助您更好地理解比较器如何产生PWM信号:

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在此,第一张图像(a)显示了正弦调制信号的波形,第二张图像(b)显示了脉冲载波。调制后,将生成PAM信号,如(c)所示。当该PAM信号加上(d)中所示的斜坡信号时,将其与图(e)中所示的比较器的参考电压进行比较。

最后,图(f)显示了PWM信号。

我们已经提到过,脉冲的宽度直接取决于比较器电平以上的波形部分。

这就是产生脉冲宽度调制信号的方式。

检测PWM信号

下图显示了PWM检测电路,该电路提供来自已调制信号的原始消息信号。

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众所周知,在信号传输过程中,一些噪声会添加到PWM信号中。因此,首先要消除在发射信号中引入的噪声,将输入信号馈送到脉冲发生器。这将重新生成PWM信号。

然后,将这个再生的PWM脉冲提供给参考脉冲发生器,该参考脉冲发生器将产生具有恒定振幅和恒定宽度的脉冲。

再生的脉冲也被提供给斜坡信号发生器,后者产生恒定斜率的斜坡信号,其持续时间类似于脉冲持续时间。因此,我们具有与PWM脉冲宽度成比例的斜坡信号高度。

然后将恒定幅度脉冲提供给求和单元,以便与斜坡信号相加。然后将相加后的输出馈送到限幅器,限幅器将信号限幅至其阈值,从而在其输出端生成PAM信号。

然后将此PAM信号提供给LPF,以便从已调制信号中生成原始消息信号。

下图将为您提供PWM检测过程的波形表示。

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第一个图像(i)显示了扭曲的PWM波,下一个图像(ii)显示了再生的PWM脉冲。

斜坡发生器的操作在(iii)中显示,而(iv)显示了参考脉冲发生器的输出。(v)中示出了求和操作和截断信号。

PWM波形的频谱

PWM信号的频谱如下所示

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在此,调制信号是具有频率f m的正弦信号。因此,所表示的频谱显示了调制频率fm以及几个边带。

噪声对脉冲Duartion调制的影响

正如我们已经讨论的那样,信息内容存在于脉冲的宽度中,而不存在于振幅中。我们还知道,噪声会随脉冲信号的幅度而增加,从而引起一定的变化。

因此,原始信息在传输期间不会受到噪声的影响。从而显示出抗噪声影响的能力。

脉宽调制的优点

  1. 与PAM相比,它更不受通道噪声的影响。
  2. 由于噪声增加了幅度,因此从失真的PWM信号重构PWM信号有些容易。
  3. 传输和接收不需要同步。

脉宽调制的缺点

  1. 由于脉冲宽度的变化,还注意到发射功率的变化。
  2. PWM时的带宽要求比PAM稍大。

脉宽调制的应用

它用于电信,光的亮度控制或风扇的速度控制等。

 

下图说明了脉冲幅度调制。

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尽管PAM信号通过LPF,但无法恢复信号而不会失真。因此,为避免这种噪声,请使用平顶采样。下图显示了平顶PAM信号。

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平顶采样是这样的过程,在该过程中,可以以脉冲表示采样信号,对于该脉冲,不能相对于要采样的模拟信号改变信号的幅度。振幅的顶部保持平坦。该过程简化了电路设计。

脉冲宽度调制

脉冲宽度调制(PWM)或脉冲持续时间调制(PDM)或脉冲时间调制(PTM)技术中,脉冲载波的宽度或持续时间或时间会变化,与消息信号的瞬时幅度成正比。

脉冲的宽度以这种方法变化,但是信号的幅度保持恒定。幅度限制器用于使信号的幅度恒定。这些电路将幅度钳位到期望的水平,因此噪声受到限制。

下图说明了脉冲宽度调制的类型。

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PWM有三种类型。

  • 脉冲的上升沿是恒定的,下降沿根据消息信号而变化。在上图中,这种类型的PWM的波形表示为(a)。
  • 脉冲的后沿是恒定的,上升沿根据消息信号而变化。在上图中,这种类型的PWM的波形表示为(b)。
  • 脉冲的中心是恒定的,上升沿和下降沿根据消息信号而变化。上图所示的(c)表示这种类型的PWM的波形。

脉冲位置调制 PPM是什么?

脉冲位置调制(PPM)是一种模拟调制方案,其中,脉冲的幅度和宽度保持恒定,而每个脉冲的位置(相对于参考脉冲的位置)根据其瞬时采样值而变化。消息信号。

发送器必须发送同步脉冲(或简单地说是同步脉冲),以使发送器和接收器保持同步。这些同步脉冲有助于保持脉冲的位置。下图说明了脉冲位置调制。

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根据脉冲宽度调制信号完成脉冲位置调制。脉冲宽度调制信号的每个后沿都成为PPM信号中脉冲的起点。因此,这些脉冲的位置与PWM脉冲的宽度成比例。

优势

由于幅度和宽度恒定,因此处理的功率也恒定。

坏处

发送器和接收器之间的同步是必须的。

PAM,PWM和PPM之间的区别

下表介绍了三种调制技术之间的区别。

 PAMPWMPPM
幅度变化宽度变化位置变化
带宽取决于脉冲宽度带宽取决于脉冲的上升时间带宽取决于脉冲的上升时间
瞬时发射器功率随脉冲幅度而变化瞬时发射器功率随脉冲的幅度和宽度而变化瞬时发射器功率随脉冲宽度保持恒定
系统复杂度高系统复杂度低系统复杂度低
噪音干扰高噪音干扰低噪音干扰低
类似于调幅类似于调频类似于相位调制
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