PWM波形的simulink仿真

1.PWM波形的原理
参考《数字与模拟通信系统》对PWM产生的原理性描述。
PWM波的形成本质上同样为调制。被采样的信号为调制信号,脉冲信号作为载波信号。产生的PWM波为最终的已调信号。
产生PWM波的流程如下:
瞬时采样→采样保持→波形合成→电平比较→产生PWM

  1. 瞬时采样+采样保持
    瞬时采样与采样保持就是一个平顶PAM采样的过程。在过程中,满足采样定理的前提下,我们可以把载波脉冲信号理想化为冲击脉冲序列。
    假设模拟波形为带通信号w(t),载波脉冲波形为h(t)
    这里写图片描述
    最终得到的已调信号,即采样信号为ws(t)

    采样结果如下图所示:

    采样结果
    采样保持:
    在采样后的结果可以看到采样得到的波形并不是平顶的,因此对它进行一个采样保持,得到平顶波形。
    波形结果如下图所示:
    平顶采样PAM结果

  2. 波形合成
    在通过平顶PAM后,可以得到幅度大小不同的脉冲波形,此时的波形已经包含了调制信号的幅度信息。PWM产生的实质是改变脉宽的宽度,为了改变脉宽的宽度,需要在现有的采样波形上加上一个同源的锯齿波信号,再通过电平比较器划定电压阈值。因此这里需要一个同源的锯齿波信号。
    simulink中产生锯齿波的方式有多种。本仿真中采用锯齿波发生器sawtooth generator,产生的锯齿波的幅度为+1~-1,为了保证叠加的效果,将锯齿波产生的波形通过了一个if系统,只留下幅度为0~+1的部分。(方法不唯一)。
    幅度为0~+1

  3. 电平比较
    电平比较器是获得最终pwm波形所需要的最后一步,simulink中采用compare constant 来仿真。当幅度高于某一阈值时,幅值保持为某一电平值,低于该阈值时,幅值保持为0.
  4. 产生PWM波
    PWM波形
    注:1. 本仿真中没有解决调制信号为负值的时候的pwm波形产生;
    2 . 未推理出产生的PWM波形与载波信号的数学关系;
    pwm_test
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