Verilog实现占空比可调的PWM信号

最新推荐文章于 2025-04-20 16:54:41 发布

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文章标签： fpga开发嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_43538112/article/details/134331296

文章介绍了PWM信号在模拟控制中的应用，通过计数器和时钟频率调整实现占空比控制。测试中发现高频失真问题，经调整计数器大小解决了波形毛刺，验证了示波器带宽限制是原因。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

PWM信号是一种通过数字的方式来实现模拟控制的方法，常用于发动机，电机转数，飞机机翼舵机，灯的无极调光，发热量等信号控制，是常用的信号控制方法。

具体实现方法为：设定一个计数器，例如N==1000，在一个时钟的频率为50Mhz，即1S内有50 000 000个CLK周期，即可以计数50 000个轮回，每个计数周期内，可以设定个值X，让输出信号在这个值的附近产生变化，就将1000个CLK个周期内部分开了，X/N就是占空比，这里的1000，影响的就是PWM调制的丝滑程度，代码如下：

module PWM 
    #(parameter Boundry ='d400,
      parameter MAXCount ='d1000)//这里的Boundry/MAXCount=40%就是占空比
(
    input  clk,
    input  areset, 
    output reg OutSingal
);
    reg [31:0]Count ;
    always @(posedge clk or negedge areset) begin
        if (areset==0) begin
            Count <= 'b1;
        end
        else if(Count == MAXCount) begin
            Count <= 'b1;
        end
        else
            Count <= Count + 1'b1;
    end
    always @(posedge clk or negedge areset) begin
        if (areset==0) begin
            OutSingal <= 'b1;
        end
        else if(Count<Boundry) begin
            OutSingal <= 'b0;
        end
        else
            OutSingal <= 'b1;
    end
endmodule //PWM

测试用例如下：

`timescale  1ns / 1ps
module PWM_tb;
// PWM Parameters
parameter PERIOD    = 10   ;
parameter MAXCount  = 'h3E7;
parameter Boundry   = 'h18F;
// PWM Inputs
reg   clk      = 0 ;
reg   areset      = 0 ;
// PWM Outputs
wire  OutSingal    ;
initial
begin
    forever #(PERIOD/2)  clk=~clk;
end
initial
begin
    #(PERIOD*2) areset  =  1;
end

PWM #(
    .Boundry (Boundry),
    .MAXCount ( MAXCount ))
 u_PWM (
    .clk                     ( clk         ),
    .areset                   ( areset       ),
    .OutSingal               ( OutSingal   )
);
endmodule

仿真波形如下：

上板验证波形结果如下：

观察现象，确实实现了占空比可调的PWM信号，但是发现上升沿和下降沿处波形会有一个毛刺，

后经过深入分析研究，发现这是示波器带宽限制导致的高频失真，于是我们将PWM信号的频率f降低，具体降低的方法是增加计数器和边界值的大小，放大1000，PWM周期则会下降1000倍。

    #(parameter Boundry ='d400000,
      parameter MAXCount ='d1000000)//这里的Boundry/MAXCount=40%就是占空比
(

上板验证后，波形如图：

成功验证该毛刺是示波器带宽不足引起的高频失真。

知识浅薄，有疑惑可发邮件相互探讨：619743936@qq.com