玩轉單片機 發表於 2020-12-22 16:54:33
SPWM是一種廣泛用於電機驅動、逆變電源等領域的調製技術。ZDS4000系列示波器依靠強大的數字濾波器和分析功能，利用趨勢圖為SPWM提供一種區別於傳統濾波測試法的精確分析方法。
SPWM介紹
SPWM是一種脈衝寬度按正弦規律變化的一種PWM波形，是PWM技術的一種延伸，是一種可以等效正弦波效果的PWM技術。廣泛用於電機驅動、逆變電源等領域。其調製原理是利用三角波和正弦波進行調製，利用其交點來確定了脈寬寬度序列。調製方式如下圖所示：
圖 1
常規測試方法
用示波器測量SPWM的常規方法是利用其內部的軟體低通濾波功能，將SPWM的載波濾出掉，最後剩下的波形就是所要等效出的基波。如下圖所示：
圖 2
可以看出，經過濾波後，我們可以看到過濾後的波形是一個正弦波，用戶可以通過觀察這個正弦波的畸變情況來判斷自己的SPWM是否正確。但是這種觀察比較粗糙的，很多細節錯誤並不能被發現。
濾波器+脈寬趨勢的方法
由SPWM原理可以知道，SPWM正確與否，關鍵就是脈寬分布的規律。如果我們可以將脈寬的趨勢進行統計，就可以更加直觀的反饋SPWM的性能。下圖為一個標準SPWM測試出的脈寬趨勢分析圖。可以看出，利用脈寬趨勢分析，同樣可以還原出完整的基波。
圖 3
但是當實際測試時，這卻無法順利實現。這是因為真實測量回來的波形是有很多高頻大信號幹擾噪聲的，如果對這種波形進行脈寬趨勢分析，無法得到真確的結果。對真實波形進行脈寬趨勢分析結果如下圖所示：
圖 4
而ZDS4000示波器擁有強大的FIR功能，通過數字濾波，可以先將這些高頻的噪聲濾出掉，然後將這些沒有噪聲的信號再次進行分析。而大多數示波器的軟體濾波器由於處理能力不足，是無法將濾波與脈寬趨勢的分析功能串聯使用的。我們將圖 2中的信號，利用濾波器+脈寬趨勢的方法再次進行分析，就可得到如下圖結果。
圖 5
可以看出，該SPWM波形，是有相位突變的情況的，而這個突變，在原有的分析方法中是看不出來的。得益於ZDS4000具有強大的深存儲性能，我們可以將細節展開來分析。展開後的細節如下圖所示：
圖 6
一些對於SPWM不熟悉的用戶可能無法判斷出問題的地方發生了什麼錯誤，我們這時候可以使用FIR進一步進行濾波。濾波後的效果如下圖所示：
圖 7
可以明顯看出，脈衝趨勢發生突變的地方，SPWM波形是出現了相位突變，這是由於脈寬周期不完整導致的。
總結
ZDS4000既擁有強大的FIR功能，又具備512M存儲深度和波形脈寬趨勢分析功能。面向電機驅動、逆變電源等領域的SPWM測試需求，ZDS4000利用趨勢圖為其提供一種區別於傳統濾波測試法的精確分析方法，可以更加直觀和準確的對SPWM進行測試和分析，是一種全新的調試體驗。
責任編輯：xj
原文標題：如何通過脈寬變化趨勢分析SPWM波形？
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