何谓脉冲信号?
下面将围绕用于各种采集与检测的脉冲信号概要进行说明。
电信号的“波”-脉冲信号
所谓“频率”,是指单位时间内重复的电信号振动数,“Hz(赫兹)”表示1秒钟内的振动数。同时,将这种在极短时间内产生的🐈具有一定宽度的电信号波(矩形波)称为“脉冲”或“脉冲ꦍ信号”。
脉冲信号的分类指标
脉冲信号具有多种类型,按照特性进行分类。下面介绍主要的脉冲分类指标。
1. 次数指标
在发生事态时仅发生1次的脉冲称为单次脉冲,连续重复发生的ꩲ脉冲称为连续🌠脉冲。单次脉冲用于通过检测等,连续脉冲用于电机转速采集等。
2. 持续时间(宽度)指标
从脉冲上升到峰值功率的半功率点与下降过程中的半功率💝点之间的时间间隔称为脉宽。包括从0.1 μsec的极小脉宽到达到数秒的脉宽等多种脉宽。
3. 间隔指标
重复脉冲开启/关闭的时间间隔指标。相对于脉宽表示脉冲开启时间,该指标表示关闭时间。在光通信中为提高比特率,需要在单位时间内聚集ꦺ更多的脉冲,因此必须ไ缩短输出的脉冲信号间隔。
4. 规律性指示
🐷按照脉冲是以一定规律发生还是毫无规律地发生来进行分类。作为有规律的🔯脉冲典型的有“串行通信信号”,典型的无规律脉冲有“人检测”等。
脉冲的用途与调制方式
脉冲的用途大致分为“利用输入的信号🐬进行采集的用途”与“通过输出信号进行某🌼种控制的用途”。基本采集用途可列举利用旋转编码器等检测电机转速,通过脉冲信号显示并分析转速。利用脉冲信号控制驱动的典型系统有步进电机(脉冲电机)或伺服电机等电机类。
控制电机类的脉冲调制
在这些系统控制中,不可或缺的是电信号“调制”,即在传送信息时“根据传送媒介的性质转换信号”。其中根据脉冲变化进行电信号传送及生成的方式称为“脉冲调制”。尤其在电机类控制中常用的调制方式是“脉宽调制(PWM/Pulse Width Modulation)”与“脉冲振幅调制(PAM/Pulse Amplitude Modulation)”。
脉宽调制(PWM)
通过脉宽(持续输出时间)与间隔(开启与关闭的间隔)控制电流与电压的方式。在某个期间♌中“脉冲开启时间”的比率称为“占空比(工作周期)”,通过改变占空比即可获得合适的电压。通过缩短开启/关闭的周期,可获得与开启脉宽成正比的电压,因此具有高效以及控制性优异的特点。
脉冲振幅调制(PAM)
与脉宽♕调制方式正相反,是通过脉冲强度(振幅)控制电流或电压的方式。在空调等的脉冲振幅调制变频器中,通过控制整流部ꦓ电压,改变脉冲电压的振幅。
其他脉冲调制
脉冲编码调制(PCM/Pulse Code Modulation)
通过将模拟信号以一定周期进行标本化(采样)并转换(量子化)为二进制数,将输入的模拟信号转换为数🌠字信号(脉冲列)的脉冲调制方式。将语音等模拟信号作为数字信号传送时使用,也称为模拟-数字转换。用途包括CD(CD-DA)、PCM记录仪、Blu-ray(BDMV)等。
脉冲密度调制(PDM/Pulse Density Modulation)
依据以一𒁃定宽度分割的时间内的脉冲密度,生成波形。通过将语音或影像等模拟信号替换为脉冲列,而转换为数字信号的方法之一,实现比传统的PCM更高的音质转换。用于新CD标准SACD(Super Audio CD)。
脉冲位置调制(PPM/Pulse Position Modulation)
将信号转换为一定时间范围的脉冲相位差(位置)的脉冲调制方式。特点在于,信息由脉冲🐻位置决定,因此不易受干扰影响。用于通过改变每个交流电流周期的开启时间比例来控制电压,以调整照明或热源温度的“晶闸管相位控制”的控制用脉冲。