PWM서론왜 PWM을 사용하는지 알기 위해서는 아날로그 회로의 기본을 알고 있어야 한다. 아날로그 회로에서는 시간에 대하여 제한되지 않는 분해능을 가지고 있다. 아날로그 값은 시간에 대하여 연속적으로 변하는 값을 가지고 있다. 9V의 건전지의 출력은 정확하게 9V가 아니고 시간에 대하여 점점 감소 할 수 있다. 다시 말해 아날로그 회로는 시간에 대하여 변수요소가 많이 발생하여 그만큼 회로 제어가 어렵고 수정하기가 매우 까다롭다. 시스템 가격도 고가이며 잡음에 취약하여 전력소모가 심하게 발생 할 수 있다. 이를 디지털화 하여 아날로그 회로를 제어 하면 시스템의 가격과 전력소모는 급격히 줄어든다. 디지털 회로는 시간에 대하여 고정된 코드를 사용 할 수 있어 신호 대 잡음비(S/N)를 개선 할 수 있고 시스템 가격도 비교적 저렴하다. 디지털 회로로 아날로그 회로를 제어 할 수 있는 디지털 변조 방식중 하나인 PWM을 알아보려고 한다.본론Pulse Width Modulation의 약자로 펄스폭 변조이다. 표본화 펄스의 진폭이 전송하고자 하는 신호에 비례하여 전송되는 경우가 PAM이다. 하지만 펄스의 진폭은 일정하고 펄스의 폭만을 변화시키는 변조 방식이 PWM방식이다. 진폭 제한기를 사용하여 진폭이 일정하여 레벨변동을 제거 할 수 있으며 펄스의 상승과 하강을 급격하게 하여 신호 대 잡음비(S/N) 개선이 가능하여 비교적 많이 사용되고 있다. 특히 전압제어 회로에 주로 사용되고 있다. PWM은 아날로그 신호를 디지털화 하여 인코딩 하는 방법이다. 에서 period와 pulse width의 비(duty)로 PWM의 출력을 보여준다. period는 고정이고 pulse width 가 변할 때 pulse width 가 period에 10%, 50%, 90%비율로 상승하여 PWM 출력을 보여준다. 예를 들어 10V로 전원 공급이 이루어지고 있다면 duty 가 10%는 1V, 50%는 5V, 90%는 9V의 아날로그 신호가 결과로 나온다.에서는 PWM의 기본 구성을 나타내고 있다. OP-AMP나 비교기를 사용하여 (+)논인버팅 입력에는 삼각파 또는 톱니파를 입력하고 (-)인버팅 입력에 제어 신호를 입력한다. 그러면 비교기의 출력에는 입력 신호의 레벨 변화에 따라서 펄스 폭의 다른 출력이 나타난다. 입력 신호가 삼각파(톱니파)보다 높은 경우는 비교기 출력으로 드라이브 되면 트랜지스터는 on 하고 반대의 경우는 off 한다. 따라서 삼각파(톱니파)로 period가 결정되고 제어 입력 신호에 의하여 pulse width가 결정된다.은 톱니파에 제어 입력신호로 정현파가 입력되어 PWM 파형을 나타내고 있다.는 PWM발생 순서도를 나타내었다. 발진 IC인 NE555로 톱니파 회로를 구현하고 기준전위를 입력을 위해 op-amp를 이용하여 출력하도록 하였다.OR-CAD로 Schematic과 시뮬레이션을 해보았다. NE555는 펄스파, 삼각파, 톱니파를 발생시킬 수 있으며 그림의 회로는 톱니파를 발생하도록 하였다. 기본 동작은 RC회로의 시정수를 이용하여 충, 방전을 유기적으로 하도록 구현되어 펄스, 삼각, 톱니파를 발생 시킬 수 있는 것이다.
