Широтно-импульсная модуляция

В импульсных модуляционных преобразователях в качестве несущего сигнала применяется период последовательности, как прямоугольных, так и других форм. В случае ШИМ пропорционально величине измеряемого сигнала изменяется длительность параметра . Существует несколько видов ШИМ. В основном ОШИМ – односторонняя. ОШИМ называется такая модуляция, при которой изменяется положение одного из факторов каждого импульса. При ШИМ1 , ШИМ2 .

Спектральное разложение наиболее часто встречающегося на практике вида ШИМ по ОШИМ, когда положение одного фронта импульса определяется тактовым импульсом, а положение 2-го фронта изменяется в зависимости от величины входного сигнала.

Существует ОШИМ1 и ОШИМ2, и называются они 1-го и 2-го рода. При ОШИМ1 длительность импульсов определяется значениями входного сигнала в момент появления модулированного фронта импульса, при ОШИМ2 длительность импульсов пропорциональна значению входного сигнала в момент соответствующий посылке тактового импульса.

При синусоидальном модулирующем сигнале длительность импульсов при ОШИМ1 определяется , где - длительность немодулированных импульсов, девиация длительности модулированных импульсов, S – крутизна модуляционной характеристики, - амплитуда входного сигнала, - момент появления модулированного фронта выходного импульса – ОШИМ-2 , где - момент появления тактового импульса.

Сравнивая для ОШИМ1 и ОШИМ2 можно заключить, что различие между модуляцией 1-го и 2-го рода возникает если происходит изменение длительности импульсов одного порядка с периодом

При ОШИМ1 следующий спектр модулированных последовательных импульсов.

где а - функция Бесселя

Из полуученого выражения видно, что в спектре выходного сигнала при ОШИМ1 содержится составляющая с частотой , ее амплитуда пропорциональна относительному изменению длительности импульсов при модуляции и не зависит от частоты . Спектр содержит составляющую с несущей частотой , ее высшей гармоники и бесконечное число составляющих с комбинационными частотами вида .