脈衝寬度調製（PWM）是一種對模擬信號進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調製用來對一個具體模擬信號進行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要麼完全有（ON），要麼完全無（OFF）。電壓或電流是以一種通（ON）或斷（OFF）的(de)重(zhong)複(fu)脈(mai)衝(chong)序(xu)列(lie)被(bei)加(jia)到(dao)模(mo)擬(ni)負(fu)載(zai)上(shang)去(qu)。通(tong)的(de)時(shi)候(hou)即(ji)是(shi)直(zhi)流(liu)供(gong)電(dian)被(bei)加(jia)到(dao)負(fu)載(zai)上(shang)的(de)時(shi)候(hou)
，斷(duan)的(de)時(shi)候(hou)即(ji)是(shi)供(gong)電(dian)被(bei)斷(duan)開(kai)的(de)時(shi)候(hou)。隻(zhi)要(yao)帶(dai)寬(kuan)足(zu)夠(gou)，任(ren)何(he)模(mo)擬(ni)值(zhi)都(dou)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)PWM進jin行xing編bian碼ma。而er占zhan空kong比bi就jiu是shi高gao電dian平ping持chi續xu時shi間jian與yu整zheng個ge周zhou期qi時shi間jian的de比bi值zhi，占zhan空kong比bi越yue大da，高gao電dian平ping持chi續xu的de時shi間jian越yue長chang
，模mo擬ni電dian路lu開kai通tong的de時shi間jian就jiu越yue長chang
，如ru圖tu1所示。

 

圖1.占空比含義

 

 

要測量占空比趨勢首先要測量占空比，占空比測量方法是使用超高速ADC采樣PWM波形，然後通過可編程邏輯器件FPGA測量高電平脈寬t和周期T計算出占空比。占空比趨勢測量則是對每一個PWM波的占空比測量並存儲下來


，最後顯示在屏幕上

，如圖2所示。一個PWM波對應一個占空比值
，顯示在屏幕上並且連線
，這樣就可以很直觀的看到所有PWM波形的占空比變化趨勢。

 

圖2.占空比趨勢測量

 

示波器decunchushenduduizhankongbiqushiceliangyingxianghenda，suoweiqushiqushi，jishichangshijiandebianhuadongxiang，ruguocunchushenduxiao，namesuojiludeshijianjiuhenduan，caiyangdeboxingyejiuhenshao
，duiyufenxiqushijiumeiyouyiyi。muqianZDS4000係列示波器存儲深度高達512Mpts
，可以在高采樣率下存儲數十秒的波形
，比較適合分析信號變化趨勢。

 

 

某使用PWM波形驅動的直流電機在加速過程中存在微小抖動情況
，觀察電機轉速波形如圖3所示，開始加速後大約在3.6秒轉速出現一個下拉動作。電機PWM調tiao速su原yuan理li是shi通tong過guo改gai變bian接jie通tong脈mai衝chong的de寬kuan度du，使shi直zhi流liu電dian機ji電dian樞shu上shang電dian壓ya的de占zhan空kong比bi改gai變bian
，從cong而er改gai變bian電dian樞shu電dian壓ya的de平ping均jun值zhi，控kong製zhi電dian機ji的de轉zhuan速su。因yin此ci基ji本ben可ke以yi確que定ding這zhe個ge轉zhuan速su下xia拉la動dong作zuo是shi由you於yuPWM波占空比出現異常引起的。

 

圖3.電機轉速異常

 

為了確定具體的問題，使用ZDS4000係列示波器采樣電機啟動後的PWM波形
，設置為單次上升沿觸發，采樣時間大概為7秒
，波形如圖4所示，由於采樣的時間長
，波形多

，完全是密密麻麻，什麼細節都看不到，開啟測量和統計功能
，可以看到信號周期、頻率、占空比Current、Max、Min和相關計算值，但是還是找不到異常的占空比波形。

 

圖4.PWM波形和測量

 

這個時候用ZDS4000係列示波器新開發獨特的占空比趨勢測量功能，將每一個PWM波的占空比顯示在屏幕上

，點擊示波器數學運算Math按鍵，模式選擇趨勢圖
，類型選擇占空比，示波器會自動檢測PWM波的周期和閾值
，無需過多設置，就可以快速出波形

，波形如圖5所示。屏幕上除了通道1，還多了MATH通道
，顏色為紫色
，MATH通道顯示的即是占空比趨勢
，可以看到占空比緩慢遞增後大約在屏幕中間位置出現了異常。和通道1一樣，MATH通道也可以調節垂直檔位和偏移。

 

圖5.占空比趨勢波形

 

定位到占空比異常位置後，開啟示波器縮放模式下ZOOM多窗口顯示功能，對信號進行局部放大，如圖6所示
，可以清晰的看到占空比異常的細節
，同時開啟對ZOOM1窗口數據的測量和統計
，可以看到占空比從正常的59.62%變為9.99%左右。

 

圖6.ZOOM模式放大

 

ZDS4000係列示波器不僅僅可以分析占空比趨勢，還可以分析周期和頻率變化趨勢，結合強大的測量功能。