パルス幅変調を 使用した 制御信号の シミュレーション

測定のヒント
2 巻 -3 号
パルス幅変調を
使用した
制御信号の
シミュレーション
シミュレーション信号によるデザイン検証
実例：ブラシレス・モータのテスト
パルス幅変調（PWM）は、デジタル信
ブラシ・モータとのコスト差が縮まってきたこともあり、ブラシレス・
号でアナログ回路を制御するための手
モータの使用が増加しています。あるメーカは、既存製品の１つでブラ
法 と し て、 一 般 的 に な っ て い ま す。
シレスに変更することの利点を調べたいと思っていました。整流子とし
PWM はエンジン制御、電力管理／電
源、デジタル・オーディオのアナログ
変換などの、幅広いアプリケーション
で使用されています。マイクロコント
ローラの多くがデジタル制御ロジック
てのブラシを使用しなくなることにより、メーカはメンテナンス・フリー
の長寿命と静音動作の実現を期待しました。さまざまなモデルのブラシ
レス・モータを比較するために、さまざまな動作速度でエアフローや音
響ノイズをテストしたいと思いました。ブラシレス・
用の手法として PWM 機能を備え、ア
モータへのデューティ・サイクルを増加させる
ナログと等価な制御を実現していま
と、平均パワーが増えて、モータはより高速
す。Agilent 33220A ファンクション／
任意波形発生器などを使用すると、こ
れらの波形をすぐに作成できます。
に回転します。パルス幅変調の使用により、
長期にわたる自動テストで連続的にモータ
速度を変化させることができました。メー
カはその結果に満足し、信頼性向上と低コ
ストの実現のために、新型のブラシレス・
モータを使用するように製品デザインを変更
しました。
PWM の基本
まとめ
パルス幅変調の基準は、デューティ・サイクルが 50% の方形
波です。デューティ・サイクルを変更して、その結果として
のパルス幅の変化を、情報の伝達や負荷に送るパワーの制御
として使用できます。以下に例を示します。
汎用のファンクション・ジェネレータを使用して、パルス波
形を作成したり、マイクロコントローラでの使用が増えてい
る PWM 機能を実現できます。ここでは、PWM の基本を説
明しました。また、パルス幅を変化させて、情報の伝達や負
荷へのパワー伝送の制御に使用する方法を説明しました。最
●リモート・コントロールされた玩具内のサーボ・モータが、
後に、汎用のファンクション・ジェネレータで PWM 信号を
デューティ・サイクルの変化に基づいて情報を伝達します。
設定する方法を示しました。
サーボ機構がパルスを受信すると、パルス幅に比例した位
置へ移動します。
調光器でデューティ・サイクルを変化させることにより、
負荷に送るパワーを制御します。デューティ・サイクルを
小さくして信号が「オン」である時間を減らすと、照明が
暗くなります。
●
PWM 波形の作成
Agilent 33220A などのファンクション・ジェネレータは、
PWM のパルス機能を内蔵しています。PWM パラメータ（周
波数、振幅、変調度）に簡単にアクセスできるので、波形の変
更やそれを使用した実験が簡単に行えます。
最初のステップは、基本パルスの設定です。33220A では、周
波数や周期などの類似したパラメータの調整を簡単に行える
ようになっています。青いソフトキ－を繰り返し押すことに
よりパラメータをトグルできるので、パラメータを簡単に調
節できます。同様の方法により、パルス幅またはデューティ・
サイクルも変更できます。
Agilent 任意波形ライブラリを
無料で提供（期間限定）
www.agilent.co.jp/find/measurement_tips2
にアクセスしてください。
以下をご提供しています。
１．無料波形ライブラリのダウンロード
２．アプリケーション・ノート「ファンクション・
ジェネレータをさらに活用するための 8 つの
ヒント」のダウンロード
３．本シリーズファンクション・ジェネレータ測
定のヒント集のダウンロード
次のステップは、変調をオンにして、パラメータを調整する
ことです。33220A では、パルス・モードのときに変調を選択
す る と 自 動 的 に PWM が オ ン に な り ま す。「duty cycle
deviation」は、基本パルスの設定時に選択したデューティ・
サイクルを変更します。例えば、50% のデューティ・サイク
ルと 35% の偏移を選択すると、33220A は 15% ～ 85% の間の
デューティ・サイクルを生成します。パルス幅を使って基本
正弦波を設定すると、33220A はデューティ・サイクルの代わ
りに「width deviation」を自動的に使用します。
Agilent 33220A ファンクション・ジェネレータ（写真の上）
についての詳細は、以下をご覧ください。
www.agilent.co.jp/find/33220A
Agilent 33250A ファンクション・ジェネレータ（写真の下）
についての詳細は、以下をご覧ください。
www.agilent.co.jp/find/33250A
三角波などの信号を使って変調を行うと、この例のように、エンジンのベンチュリ
を開閉する動的な PWM 信号を作成できます。
測定のヒント
アジレント・テクノロジー株式会社
計 測お 客 様窓口：TEL 0120-421-345
デューティ・サイクルによる変調か、パルス幅による変
調かの選択
アプリケーションでデューティ・サイクルを指定して
いたり、全体の周期に対するパルス幅が必要な場合は
「デューティ・サイクル」を使用します。周期を変更
すると、デューティ・サイクルを維持するためにパル
ス幅も変化します。
●
アプリケーションで特定の「オン」時間やパルス幅が
必要な場合、あるいは全体の周期に無関係なパルス幅
が必要な場合は「パルス幅」を使用します。周期を変
更しても、デューティ・サイクルは変化しません。
●
June 12, 2008
5989-8034JAJP
0000-00DEP