采用PWM生成正弦波信号的简单方法

采用PWM生成正弦波信号的简单方法

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/propor/article/details/139330247

PWM（脉冲宽度调制）是一种常用的信号处理技术，在电子工程领域有着广泛的应用。本文将介绍如何使用PWM技术生成正弦波信号，包括基本原理和具体实现方法。

1. 原理

采用PWM生成正弦波信号，本质上是用一个PWM周期对应的平均电压去等效生成正弦信号的电压。设输出的正弦波电压（单极性输出，有一个直流偏置电压）如下图。

公式推导如下：

其中，

• ( t_{on} ) 为PWM开启时间，
• ( T ) 为PWM周期，
• ( V_{cc} ) 为供电电压，
• ( f ) 为输出正弦信号频率

令 ( m = \frac{t_{on}}{T} )，m即调制度，

代入得：

进一步：

对 ( \omega t ) 进行离散化，采样频率为 ( f_s )，一个周期采样点数 ( N )，采样序号 ( k )，则：

至此，我们只要确定输出 ( m ) 的大小及采样点数 ( N )，就可以确定输出PWM开启时间 ( t_{on} )。

在使用MCU/DSP进行PWM输出时，通常调整的是CCR（比较捕获寄存器）和ARR（自动重载寄存器），因此，上述等式也可写成：

注意：要想输出平滑的正弦信号，还需要在PWM输出接口加低通滤波器（如简单的RC滤波器），截止频率比输出模拟信号频率 ( f ) 稍大即可。

2. 实现

清楚原理，实现就比较简单了。对于 ( m )，可将其离散化，做成表格，输出时按表格内容输出即可，MATLAB代码如下：

fm = 100;
fs = 1000;
N = fs / fm;
k = 0:1:N;
y = sin(2 * pi * k / N);
plot(y);

实现过程中只需要将表格中数据按采用频率 ( f_s ) 输出即可（可以用定时器实现），不要忘记在PWM输出端加低通滤波器以平滑输出。

总结，本文介绍了采用PWM生成正弦波信号的简单方法。