PWM-(脉冲宽度调制)原理与实现..docVIP

射频CMOS电路分析与设计 院部： 信息工程学院 班级： 13电子信息工程 姓名： 方 贤 超 学号： 21306021009 PWM (脉冲宽度调制)原理与实现 1、 PWM原理2、调制器设计思想3、具体实现设计 一、 PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）原理：??????? 脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成，其占空比与信号的瞬时采样值成比例。图1所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号，比较器输出正常数A，否则输出0。因此，从图1中可以看出，比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。????? 通过图1b的分析可以看出，生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。因而，采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号，但是对于实际中tk-kTsTs的情况，均匀采样和非均匀采样差异非常小。如果假定采样为均匀采样，第k个矩形脉冲可以表示为：??????????????????????????? （1）其中，x{t}是离散化的语音信号；Ts是采样周期； 是未调制宽度；m是调制指数。然而，如果对矩形脉冲作如下近似：脉冲幅度为A，中心在t = k Ts处， 在相邻脉冲间变化缓慢，则脉冲宽度调制波xp(t)可以表示为：??????????????????????????? （2）其中， 。无需作频谱分析，由式（2）可以看出脉冲宽度信号由语音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。当 时，相位调制部分引起的信号交迭可以忽略，因此，脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。 二、 数字脉冲宽度调制器的实现：????? 实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2。????? 图中，在时钟脉冲的作用下，循环计数器的5位输出逐次增大。5位数字调制信号用一个寄存器来控制，不断于循环计数器的输出进行比较，当调制信号大于循环计数器的输出时，比较器输出高电平，否则输出低电平。循环计数器循环一个周期后，向寄存器发出一个使能信号EN，寄存器送入下一组数据。在每一个计数器计数周期，由于输入的调制信号的大小不同，比较器输出端输出的高电平个数不一样，因而产生出占空比不同的脉冲宽度调制波。??????????????????? 图3?????? 为了使矩形脉冲的中心近似在t=kTs处，计数器所产生的数字码不是由小到大或由大到小顺序变化，而是将数据分成偶数序列和奇数序列，在一个计数周期，偶数序列由小变大，直到最大值，然后变为对奇数序列计数，变化为由大到小。如图3例子。???????奇偶序列的产生方法是将计数器的最后一位作为比较数据的最低位，在一个计数周期内，前半个周期计数器输出最低位为0，其他高位逐次增大，则产生的数据即为偶数序列；后半个周期输出最低位为1，其余高位依次减小，产生的数据为依次减小的偶序列。具体电路可以由以下电路图表示：  三、 8051中的PWM模块设计：应该称为一个适合语音处理的PWM模块，输出引脚应该外接一积分电路。输出波形的方式适合作语音处理。设计精度为8位。PWM模块应包括：1、 比较部分（Comp）：2、 计数部分（Counter）：3、 状态及控制信号寄存/控制器（PWM_Ctrl）；1） 状态积寄存器：（Flags），地址：E8H ；①EN： PWM模块启动位，置位为‘1’将使PWM模块开始工作；②（留空备用）③④解调速率标志位：00 – 无分频；01 – 2分频；10 – 10分频；11 – 16分频。 （RESET后为00）⑤（留空备用）⑥（留空备用）⑦（留空备用）⑧（留空备用）注意：该寄存器可以位操作情况下可写，不可读；只能在字节操作方式下读取。2） 数据寄存器（DataStore），地址：F8H；注意：该寄存器值不可读，只可写。4、 端口：1） 数据总线（DataBus）；（双向）2） 地址总线（AddrBus）；（IN）3） PWM波输出端口（PWMOut）；（OUT）4） 控制线：① CLK：时钟；（IN）② Reset：异步复位信号；（IN 低电平有效）③ WR：写PWM RAM信号；（IN 低电平有效）； ④ RD：读PWM RAM信号；（IN 低电平有效）⑤ DONE：接受完毕反馈信号；（OUT 高电平有效）⑥ INT：中断申请信号；