如何测量PWM波占空比

pwm是脉冲带宽调制技术，采用pwm技术，可以对脉冲带宽加以调节。在往期文章中，小编对pwm占空比有所介绍。为增进大家对pwm技术的了解程度，本文将阐述如何测量pwm波占空比。如果你对pwm技术具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、pwm控制技术介绍

PWM（Pulse Width ModulaTIon）控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。面积等效原理是PWM技术的重要基础理论。一种典型的PWM控制波形SPWM：脉冲的宽度按正弦规律变化。而和正弦波等效的PWM波形称为SPWM波。

脉宽调制（PWM，Pulse Width ModulaTIon）是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。

二、如何测量PWM波占空比

pwm占空比就是一个脉冲周期内高电平的所整个周期占的比例。例如1秒高电平1秒低电平的PWM波占空比是50%。pwm就是脉冲宽度调制。

PWM波是占空比可调的周期性数字脉冲，广泛应用于电机控制、温度控制等领域。PWM波的关键参数是占空比，那么有哪些方式可以测量PWM波的占空比呢？

NI的数据采集板卡提供了模拟采集、数字IO、计数器等丰富测量资源，不同资源下都能完成PWM波的测量，同时R系列的FPGA板卡和cRIO也可以测量，测量pwm波的占空比有以下几种方法，一起来了解一下。

1、利用计数器测量占空比

最简单的方案是采用计数器半周期测量，支持的计数器需要有双边沿分离检测的特性，支持的板卡包括 M系列（STC2核心）、X系列（STC3核心）数据采集卡、定时器/计数器板卡（NI-TIO核心）和部分C模块（DIO数目≤8）等，通常32位宽的计数器都支持该测量。该方案通过预设半周期时间可以得到非常高精度的测量结果。

2、利用模拟采集测量占空比

该方案主要使用波形测量选板中的脉冲测量VI，可以根据周期性的采集数据计算占空比。要求模拟采集有足够高的采样率（5~10倍以上脉冲频率，根据占空比而定）才能获取足够的波形信息，来提高占空比测量精度。这种通过软件来计算占空比的方式，处理速度一般。

3、cRIO上如何实现占空比测量

CompactRIO平台上，针对数字IO位宽小于等于8位的C模块，选择Scan Interface模式，项目中选择数字输入模块（如9401），右键打开属性配置界面，选择专用数字配置中的‘计数器’，可以配置每个计数器的测量模式，例如CTR0测量高脉冲，CTR1测量低脉冲，硬件连线上将信号同时连至DIO0和DIO1，即可实现占空比测量。

FPGA上有精确的40MHz时钟驱动的计数器资源，通过记录信号沿变化时刻的计数器值可以计算得到PWM波的脉宽和周期，从而计算出占空比。由于LabVIEW2012之前的FPGA程序不支持浮点运算，所以占空比计算需要放在RT程序或者上位机程序中。图6所示的程序即为FPGA占空比测量程序，实际调用时可将Digital In换成模块IO。

图6 FPGA占空比测量程序