使用霍爾效應傳感器將 PWM 輸出轉換為模擬輸出
現在我們回顧了霍爾效應 IC 的 PWM 輸出如何工作,現在是時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,而是斷言與感測磁場成比例的模擬電壓。例如,當 PWM 占空比由于輸入場上升而增加時,模擬輸出將簡單地上升到更高的直流電壓,反之亦然。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202309/450356.htm在深入設計濾波器之前,步是快速查看 PWM 傳感器的輸出信號是什么樣的。PWM 波形基本上是一個方波,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 。信號高電平時間 tON 與周期 (TPWM = 1 / fPWM ) 的比率就是占空比 D。這些關系如圖 1 所示。
圖 1 基本 PWM 定義
圖 2 用于增加磁場的 PWM
圖 3 遞減磁場的 PWM
PWM 輸出霍爾 IC 的占空比與感測磁場成正比。隨著輸入字段強度的增加,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
現在我們回顧了霍爾效應 IC 的 PWM 輸出如何工作,現在是時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,而是斷言與感測磁場成比例的模擬電壓。例如,當 PWM 占空比由于輸入場上升而增加時,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
現在我們進入該過程中有趣的部分,我們從 PWM 輸出信號創建模擬直流電壓。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現。這里提出的概念可以應用于更的過濾器。
就本文檔而言,我們將重點分析和設計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,某些應用程序可能需要更快的響應時間。在這些情況下,可能需要二階濾波器。由終用戶來評估過濾器成本和過濾器性能之間的權衡??梢酝ㄟ^簡單地級聯越來越多的級來增加濾波器的階數。濾波器每增加一階,滾降率就會陡峭地增加 –20 dB/十倍頻程。
有幾種方法可以計算濾波器對輸入信號的響應:時間分析和頻率分析。我更喜歡粗略的頻率分析,并將重點關注使用頻率分析技術來設計一階和二階低通濾波器。一般來說,在設計簡單濾波器時,大多數沒有電子背景的人比時域方法更了解頻率方法。
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