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使用霍爾效應(yīng)傳感器將 PWM 輸出轉(zhuǎn)換為模擬輸出

發(fā)布時(shí)間:2023-09-10 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】現(xiàn)在我們回顧了霍爾效應(yīng) IC 的 PWM 輸出如何工作,現(xiàn)在是時(shí)候簡要討論傳感器的模擬輸出如何工作了。其前提與具有 PWM 輸出的霍爾 IC 幾乎相同。輸出不是不斷切換輸出來生成信號(hào),而是斷言與感測(cè)磁場(chǎng)成比例的模擬電壓。例如,當(dāng) PWM 占空比由于輸入場(chǎng)上升而增加時(shí),模擬輸出將簡單地上升到更高的直流電壓,反之亦然。


在深入設(shè)計(jì)濾波器之前,步是快速查看 PWM 傳感器的輸出信號(hào)是什么樣的。PWM 波形基本上是一個(gè)方波,其頻率我們將定義為 fPWM,幅度為 0 V 表示邏輯低電平,VCC 表示邏輯高電平。從這里開始,我們將幅度稱為 VPWM 。信號(hào)高電平時(shí)間 tON 與周期 (TPWM = 1 / fPWM ) 的比率就是占空比 D。這些關(guān)系如圖 1 所示。

使用霍爾效應(yīng)傳感器將 PWM 輸出轉(zhuǎn)換為模擬輸出
圖 1 基本 PWM 定義

使用霍爾效應(yīng)傳感器將 PWM 輸出轉(zhuǎn)換為模擬輸出
圖 2 用于增加磁場(chǎng)的 PWM

使用霍爾效應(yīng)傳感器將 PWM 輸出轉(zhuǎn)換為模擬輸出
圖 3 遞減磁場(chǎng)的 PWM


PWM 輸出霍爾 IC 的占空比與感測(cè)磁場(chǎng)成正比。隨著輸入字段強(qiáng)度的增加,D 也隨之增加(圖 2)。相反,隨著輸入字段減小,D 也減?。▓D 3)。

模擬輸出傳感器的工作原理

現(xiàn)在我們回顧了霍爾效應(yīng) IC 的 PWM 輸出如何工作,現(xiàn)在是時(shí)候簡要討論傳感器的模擬輸出如何工作了。其前提與具有 PWM 輸出的霍爾 IC 幾乎相同。輸出不是不斷切換輸出來生成信號(hào),而是斷言與感測(cè)磁場(chǎng)成比例的模擬電壓。例如,當(dāng) PWM 占空比由于輸入場(chǎng)上升而增加時(shí),模擬輸出將簡單地上升到更高的直流電壓,反之亦然。

無源濾波器

現(xiàn)在我們進(jìn)入該過程中有趣的部分,我們從 PWM 輸出信號(hào)創(chuàng)建模擬直流電壓。簡單的方法是使用無源低通濾波器。出于本指南的目的并為了簡單起見,重點(diǎn)將放在無源一階和二階低通濾波器上。無源濾波器可以通過電阻器和電容器非常簡單地實(shí)現(xiàn)。這里提出的概念可以應(yīng)用于更的過濾器。

就本文檔而言,我們將重點(diǎn)分析和設(shè)計(jì)使用無源低通濾波器的電路,一階濾波器的衰減滾降因子為 –20 dB/十倍頻程,二階濾波器的衰減滾降因子為 –40 dB/十倍頻程。在某些情況下,一階濾波器可以正常工作。然而,某些應(yīng)用程序可能需要更快的響應(yīng)時(shí)間。在這些情況下,可能需要二階濾波器。由終用戶來評(píng)估過濾器成本和過濾器性能之間的權(quán)衡??梢酝ㄟ^簡單地級(jí)聯(lián)越來越多的級(jí)來增加濾波器的階數(shù)。濾波器每增加一階,滾降率就會(huì)陡峭地增加 –20 dB/十倍頻程。

有幾種方法可以計(jì)算濾波器對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng):時(shí)間分析和頻率分析。我更喜歡粗略的頻率分析,并將重點(diǎn)關(guān)注使用頻率分析技術(shù)來設(shè)計(jì)一階和二階低通濾波器。一般來說,在設(shè)計(jì)簡單濾波器時(shí),大多數(shù)沒有電子背景的人比時(shí)域方法更了解頻率方法。


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