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PCB設(shè)計(jì)中使用微控制器實(shí)現(xiàn)PWM
PWM是將連續(xù)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為一系列脈沖的技術(shù)。PWM通常用作生成與數(shù)字值相關(guān)的模擬信號(hào)的方式。您會(huì)發(fā)現(xiàn)PWM用于控制伺服電機(jī)，調(diào)暗LED，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行編碼等等。
具有各種占空比的PWM波形。
要了解PWM，您需要熟悉一些術(shù)語(yǔ)：幅度，周期，脈沖寬度和占空比。
PWM信號(hào)的幅度通常是電路的Vcc。
周期由從一個(gè)上升沿到下一個(gè)上升沿所花費(fèi)的時(shí)間定義。
脈沖寬度是單個(gè)脈沖的上升沿和下降沿之間的時(shí)間間隔。
占空比是邏輯1脈沖寬度與波形周期的百分比。
PWM通過(guò)根據(jù)配置的數(shù)字值調(diào)整波形的占空比來(lái)運(yùn)行。這樣，它可以從數(shù)字輸出產(chǎn)生模擬信號(hào)。例如，振幅為5V的75％占空比PWM將產(chǎn)生3.75V。該原理可用于調(diào)暗LED或直流電動(dòng)機(jī)的速度。
更改PWM信號(hào)的占空比也是控制伺服電機(jī)的一種方法。伺服電機(jī)根據(jù)PWM信號(hào)的占空比改變其角度。例如，20 ms脈沖的1 ms脈沖寬度會(huì)將伺服位置設(shè)置為0°。發(fā)送1.5毫秒會(huì)將伺服器移至90°。
如何使用微控制器發(fā)送PWM信號(hào)
使用內(nèi)置模塊從微控制器發(fā)送PWM信號(hào)。
產(chǎn)生PWM信號(hào)的最簡(jiǎn)單方法是通過(guò)微控制器?，F(xiàn)代微控制器（無(wú)論是8位，16位還是32位）都配有PWM模塊。PWM模塊通過(guò)設(shè)置數(shù)字引腳的電壓電平，將定時(shí)器遞增到預(yù)設(shè)的脈沖寬度并在剩余的周期內(nèi)切換引腳來(lái)工作。
在MCU上配置PWM功能時(shí)，重要的是要確定信號(hào)的頻率和分辨率是否合適。例如，如果使用PWM對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光，則如果時(shí)鐘頻率太高而無(wú)法啟動(dòng)，則可能需要預(yù)分頻器，否則調(diào)光效果幾乎不會(huì)引起注意。
分辨率使您可以更好地控制脈沖寬度。8位微控制器會(huì)將您限制為8位分辨率，即256步。伺服電機(jī)的最大位置通常為PWM信號(hào)的10％占空比。這意味著，使用8位微控制器，您將只有25步的伺服電機(jī)位置。
配置完參數(shù)后，激活PWM模塊并提供占空比值非常簡(jiǎn)單。
微控制器PWM的EMI注意事項(xiàng)
使用PWM控制高頻大功率設(shè)備時(shí)，請(qǐng)注意EMI。
如果PWM信號(hào)在幾十千赫茲區(qū)域內(nèi)為低頻信號(hào)，則EMI并不會(huì)引起太大關(guān)注。在發(fā)送高頻，大電流PWM信號(hào)時(shí)，例如在使用PWM控制大功率電機(jī)或進(jìn)行符號(hào)速度通信時(shí)，您需要警惕EMI輻射。
在這種情況下，重要的是要使PWM信號(hào)遠(yuǎn)離其他敏感組件，尤其是模擬組件。另外，請(qǐng)確保PWM信號(hào)的返回路徑盡可能靠近信號(hào)走線，以防止噪聲耦合到其他組件的接地。