一種通俗易懂的PWM的解釋

2021-10-24 22:01:03 字數 2644 閱讀 9230

​ 上圖所示的是電腦顯示屏的微觀影象,拍攝的方法非常有意思,通過在手機攝像頭上滴一滴水滴,形成凸透鏡,就能做成乙個簡易版的顯微鏡。

​ 從顯微錄影中也可以很明顯的看到顯示屏的乙個個畫素組成,我的thinkpad顯示屏共有1366列768排、近100萬畫素點,而每乙個畫素點,都由紅、綠、藍三種顏色組成。由rgb色彩的知識可以知道,通過對紅綠藍不同深度的配比,能調出世界上所有的顏色

​ 那麼就有乙個問題,就是如何讓只能輸出1和0兩種數字狀態的邏輯晶元,來控制rgb三色深度這連續的模擬量?

模擬量控制的兩種辦法

1、經過數碼訊號到模擬訊號的轉化,讓只有兩種狀態的開關訊號,轉換到連續訊號。

這種辦法可行,但是由於轉換時間的限制,難以提高螢幕的重新整理頻率,並且每乙個畫素點都需要單獨的數模轉換模組,這樣在硬體上的工程量會非常非常龐大,我們總不想自己的手機螢幕後邊揹著乙個巨大的主機箱吧?因此這種方法在驅動顯示屏上是完全不可行的。

2、再者,便是使用一種由a.h.里夫在20世紀30年代發明的脈寬調變技術(pulse width modulation),簡稱pwm

pwm技術的優點

**1、**pwm從處理器到被控系統訊號都是數字形式的,無需進行數模轉換。

**2、**讓訊號保持為數字形式可將雜訊影響降到最小。雜訊只有在強到足以將邏輯1改變為邏輯0或將邏輯0改變為邏輯1時,才能對數碼訊號產生影響。

因此,因為他實現比較容易,且有極強的抗干擾能力,pwm被廣泛應用於功率調節,通訊等領域。而上文所說的顯示屏畫素的rgb配比,正是pwm在功率調節上的乙個典型應用。

pwm的兩個概念:

1、週期/頻率

​ 週期是指乙個pwm訊號乙個上公升沿 ↑ 執行至下乙個上公升沿所需要的時間,一般用字母t表示。

​ 頻率則是週期的倒數,即1/t。

頻率為1hz的pwm訊號施加在led上,可以感受到肉眼可見的頻閃

頻率為50hz的pwm訊號在led燈上的體現,人眼視覺暫留時間為20ms,因此50hz的訊號足以讓人眼感受不到頻閃。
2、占空比​ 乙個pwm訊號內其中乙個週期,高電平時間所佔整個週期的百分比,即乙個5v的直流訊號相當於占空比為100%的pwm訊號,乙個0v的直流訊號相當於占空比為0%的直流訊號。

將pwm的占空比由0%慢慢提高到100%時led亮度的變化
​ 很多剛接觸pwm的人往往不太能理解為什麼被施加了不同占空比pwm的led,會直接體現在led的亮度變化上,簡單來說就是

為什麼pwm能控制led亮度、電機的轉速?
​ 我在初學pwm的時候也有這樣的困惑,也去網上查了很多資料,但是大部分都涉及到數學物理計算上,不僅難懂並且沒有讓人有看下去的慾望,時間長了也就放棄了搞懂他原理的衝動,有種食之無味棄之可惜的雞肋感。

​ 後來偶然間,我看到了一種通俗易懂的解釋方法,我也茅塞頓開,他的解釋是,pwm的占空比越大,那麼led開啟的時間佔比越大,巨集觀上釋放的能量越高,反之釋放的能量越低,這樣當提高了頻率,讓使用者無法感受到開關量的變化,就會使得led的變亮或者變暗。

小公尺檯燈上的調光按鈕,他其實不是乙個可調電阻

而是乙個脈衝開關

同樣是利用了微控制器來處理脈衝資料而輸出pwm

從而達到調光的效果

按下按鈕並且旋轉可以調節燈光的色溫

他是通過調節暖白色和亮白色兩種led亮度的配比

來達到調節色溫的目的

同樣使用到了pwm的技術

這種說法似乎是有些偷換概念,和真正意義上的調光調速似乎不太一樣,但是從能量上來講,的確可以說通所有的現象。

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