PCBニュース - PWM信号をアナログ信号に変える方法？

位置変化を測定する位置センサがある。私は、センサーの出力信号を測定するために、マルチメーターの電圧範囲を使います。その結果、アナログ信号、すなわち信号出力と直線関係がある。しかしながら、センサの出力信号を測定するためにオシロスコープ（picoscope 4227）を使用する場合、PWM信号（パルス幅変調）を示し、すなわち出力PWM信号のデューティサイクルは異なる位置と異なる。

PWM信号のパラメータは200 Hz、低レベルは0 V、高レベルは18 Vである。

今、私のセンサー出力信号がPWM信号であると決定できます。PWM信号は、コントローラI／Oに入力される必要があるが、コントローラI／Oポートは、PWM信号を直接集める機能を有していない。

2 :

回路はPWM信号をアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号をコントローラのアナログI／Oポートに入力するように設計される。

変換回路

二次電圧制御アクティブローパスフィルタ回路

深さフィルタ回路の設計フィルタ回路図は以下の通りです。

低域通過フィルタの周波数式はf＝1／（2 KHz）である。r＝1 k，c＝10 ufを選び，計算した低域カットオフ周波数はf＝15.9 hzである。

フィルタ回路の後端はオペアンプであり、倍率はA＝1＋RF／R 1である。電圧を増幅したくないので、A = 1.1を選びます。R 1／RF＝2 R（R 1とRFの並列値はRの直列値に等しい）であるので、最終値は、RF＝220・・・R 1＝2.2 K、R＝1 Kである。

2 .積分回路(パッシブフィルタ回路)

ローパスフィルタ回路の前には、2段の積分回路（両コンデンサを接地する）、R＝1 K、C＝10 UFである。次の図では、2つの回路を直列に接続して2値積分を構成した積分回路を示す。

回路効果を検証するためには、使用する装置はピコスコープ4227である。この装置は、正・負の1 Vの電圧信号のみを生成することができるので、積分回路の入力信号として1 V（低レベル0 V、高レベル1 V）、200 Hzの周波数のPWM信号を生成する。各種のレンダリングは次のとおりです。

オシロスコープは、発電機が発生するPWM信号を直接収集し、波形は次のようになる。

2 .オシロスコープは2次フィルタ回路の入力から信号を収集し、波形は次のようになる。波形は上記の波形に比べて変化している。

（三）一次フィルタ回路の出力からのオシロスコープによって収集された信号波形、すなわち左から右へのフィルタ回路の出力波形及び抵抗器とコンデンサの交点

二次フィルタ回路の出力からフィルタによって収集された信号波形は最終出力信号波形である

最終出力波形のパラメータ

4質問

1：なぜ、マルチメータの電圧レンジで測定されたセンサーの出力信号は、アナログ信号であり、オシロスコープが見ているものはPWM信号ですか？どちらの結果を信じなければなりませんか。

この問題は測定入力ポートの解像度を含んでいる。マルチメータの入力ポートの分解能は低く（この例では200 Hzよりも低い）、オシロスコープの入力ポートの分解能は数千MHzまでも数メガヘルツまで高く、出力結果は異なる。オシロスコープで表示された結果を信頼すべきです。PWM信号の本質はまだアナログ量の効果を達成したいと考えているが、その徴候は異なっている。

2：計算式について

A：ローパスフィルタ回路では、周波数f＝1／（2・2・・・Rc）があり、ローパスカットオフ周波数（−3 dB）を算出する。積分回路には、式T＝RCがある。このTは、コンデンサの充放電に要する時間を指す。tが選択されると、一般的な式に従って、t＞10＊t’（t’は信号周期）を表す。

この例の積分回路では、RC＝10 ms、信号周期の2倍だけであるが、試験により、信号効果は依然として理想的である。より多くの積分回路が直列に接続されるならば、効果はよりよいでしょう。

3 : PWM信号の他の方式は、コントローラによって集められるか？

スキーム1：PWM信号を2倍にすることはPWM信号の周波数を増加させることであるが、デューティサイクルは変化しない。PWM周波数逓倍の後の周波数がコントローラI / Oの解像度より大きい場合、それはコントローラによって、アナログとしてdefaultedされることができる。

スキーム2：ソフトウェアによるPWMのデューティサイクルを計算する。プログラムをコントローラに書き込みます。まず、この期間中のPWM信号のハイレベルの時間を測定し、デューティサイクルを計算する。