Широтно-імпульсна модуляція

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Методи модуляції
Аналогова модуляція
AM · ЧМ (FM) · ФМ (PM) · QAM · SSB
Цифрова модуляція
АМн · ФМн · ЧМн · GMSK
OFDM · COFDM · TCM
Імпульсна модуляція
АІМ · ДМ · ІКМ · ΣΔ · ШІМ · ЧІМ · ФІМ
Разширення спектру
DSSS · FHSS
Див. також: Демодуляція

Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ — англ. pulse-width modulation, PWM), або модуляція за тривалістю імпульсів (англ. pulse-duration modulation, PDM) — процес керування шириною (тривалістю) високочастотних імпульсів по закону, який задає низькочастотний сигнал. В електроніці це може бути керування середнім значенням вихідної напруги шляхом зміни тривалості замкнутого стану електронного (електромеханічного) ключа, наприклад, у схемі ключового стабілізатора напруги.

Принцип роботи ШІМ[ред.ред. код]

Зелений — вхідний аналоговий сигнал, червоний — вихідний імпульсний
Моделювання в ШІМ вихідного синусоідального сигналу

Аналогова ШІМ[ред.ред. код]

ШІМ-сигнал генерується аналоговим компаратором, на один вхід якого подається опорний сигнал значно більшої частоти, ніж модулюючий у вигляді «трикутника» або «пили», а на іншій — модулюючий безперервний аналоговий сигнал. Частота вихідних імпульсів ШІМ відповідає частоті «зубів» пилки. В ту частину періоду, коли сигнал на позитивному вході вище сигналу на негативному вході, на виході виходить одиниця, в іншу, коли сигнал на позитивному вході нижче сигналу на негативному вході — нуль[1].

Цифрова ШІМ[ред.ред. код]

У двійковій цифровій техніці, виходи в якій можуть приймати тільки одне з двох значень, наближення бажаного середнього рівня вихідного сигналу за допомогою ШІМ є абсолютно природним. Схема настільки ж проста: пилкоподібний сигнал генерується N-бітовим лічильником.

Фільтрація вихідного сигналу[ред.ред. код]

В тих випадках, де це потрібно, наближення форми вихідного сигналу ШІМ до відповідного йому вхідного сигналу забезпечується інтегруючими елементами, роль яких може відігравати інерційність стану керованого ШІМ елемента (наприклад, пічі розжарювання) або для цього використовується інтегруюча ланка — фільтр низьких частот.

Переваги ШіМ[ред.ред. код]

Перемикання відбувається з великою швидкістю, такою яка потрібна для даного типу навантаження. Це може бути декілька разів на хвилину для електропечі; 100 Гц для електролампи; від декількох до десятків кГц для електродвигуна або від десятків до сотень кГц для аудіопідсилювача і комп'ютерного блоку живлення.

Для оцінки ефективності керування має значення робочий цикл (англ. duty cycle) під яким розуміється відношення тривалості ввімкненого стану (англ. 'on' time) до прийнятого періоду імпульсів ; малий duty cycle відповідає режиму енергозберігання, позаяк джерело енергії відключено більшість часу. Duty cycle виражають в відсотках, 100% відповідає ввімкненому стану на весь період.

Головною відзнакою ШІМ є мала втрата енергії на електронному перемикачеві. Він здебільшого перебуває або у вимкнутому стані, коли його опір максимальний, або в режимі насичення — з мінімальним опором, тобто або струм, або падіння напруги на ньому близькі до нуля. ШІМ також органічно вкладається в цифрові технології, велика кількість ШІМ-контролерів виробляється в вигляді мікросхем. Класичним прикладом є мікросхеми UC3842 …3844.

Цифрова широтно-імпульсна модуляція є різновидом двохрівневої ІКМ.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  1. Омельченко В. О., Санніков В. Г. Теорія електричного зв'язку. Під ред. В. О. Омельченка. — К.: ІСДО, 1994 — Ч.1.
  2. Омельченко В. О., Санніков В. Г. Теорія електричного зв'язку. Під ред. В. О. Омельченка. — К.: ІСДО, 1995 — Ч.2.
  3. Омельченко В. О., Санніков В. Г. Теорія електричного зв'язку. Під ред. В. О. Омельченка. — К.: ІСДО, 1997 — Ч.3.
  4. Слепов Н. Н., Дроздов Б. В. Широтно — імпульсна модуляція: Під ред. А. А. Булгакова. — М.: Енергія, 1978. — 192 с.