對于電機控制來說,，占空比是一項直接影響控制精度的關鍵參數(shù),，而如何快速分析出占空比變化的趨勢,，正是分析這一問題的核心,。只要有了占空比變化趨勢曲線，電機異常運行的原因自然就浮出水面,。

　　1,、PWM占空比概述

　　脈沖寬度調制（PWM）是一種對模擬信號進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用,，方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號進行編碼,。PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻,，滿幅值的直流供電要么完全有(ON),，要么完全無(OFF)。電壓或電流是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去,。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候,，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠,，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼,。而占空比就是高電平持續(xù)時間與整個周期時間的比值，占空比越大,，高電平持續(xù)的時間越長,，模擬電路開通的時間就越長，如圖1所示,。

　　圖1 占空比含義

　　2,、什么是占空比趨勢測量？

　　要測量占空比趨勢首先要測量占空比,，占空比測量方法是使用超高速ADC采樣PWM波形,，然后通過可編程邏輯器件FPGA測量高電平脈寬t和周期T計算出占空比。占空比趨勢測量則是對每一個PWM波的占空比測量并存儲下來,，最后顯示在屏幕上,，如圖2所示。一個PWM波對應一個占空比值，顯示在屏幕上并且連線,，這樣就可以很直觀的看到所有PWM波形的占空比變化趨勢,。

　　圖2 占空比趨勢測量

　　示波器的存儲深度對占空比趨勢測量影響很大，所謂趨勢趨勢,，即是長時間的變化動向,，如果存儲深度小，那么所記錄的時間就很短,，采樣的波形也就很少,，對于分析趨勢就沒有意義。目前ZDS4000系列示波器存儲深度高達512Mpts,，可以在高采樣率下存儲數(shù)十秒的波形，比較適合分析信號變化趨勢,。

　　3,、實例應用與分析

　　某使用PWM波形驅動的直流電機在加速過程中存在微小抖動情況，觀察電機轉速波形如圖3所示,，開始加速后大約在3.6秒轉速出現(xiàn)一個下拉動作,。電機PWM調速原理是通過改變接通脈沖的寬度，使直流電機電樞上電壓的占空比改變,，從而改變電樞電壓的平均值,，控制電機的轉速。因此基本可以確定這個轉速下拉動作是由于PWM波占空比出現(xiàn)異常引起的,。

　　圖3 電機轉速異常

　　為了確定具體的問題,，使用ZDS4000系列示波器采樣電機啟動后的PWM波形，設置為單次上升沿觸發(fā),，采樣時間大概為7秒,，波形如圖4所示，由于采樣的時間長,，波形多,，完全是密密麻麻，什么細節(jié)都看不到,，開啟測量和統(tǒng)計功能,，可以看到信號周期、頻率,、占空比Current,、Max、Min和相關計算值,，但是還是找不到異常的占空比波形,。

　　圖4 PWM波形和測量

　　這個時候用ZDS4000系列示波器新開發(fā)獨特的占空比趨勢測量功能，將每一個PWM波的占空比顯示在屏幕上，點擊示波器數(shù)學運算Math按鍵,，模式選擇趨勢圖,，類型選擇占空比，示波器會自動檢測PWM波的周期和閾值,，無需過多設置,，就可以快速出波形，波形如圖5所示,。屏幕上除了通道1,，還多了MATH通道，顏色為紫色,，MATH通道顯示的即是占空比趨勢,，可以看到占空比緩慢遞增后大約在屏幕中間位置出現(xiàn)了異常。和通道1一樣,，MATH通道也可以調節(jié)垂直檔位和偏移,。

　　圖5 占空比趨勢波形

　　定位到占空比異常位置后，開啟示波器縮放模式下ZOOM多窗口顯示功能,，對信號進行局部放大,，如圖6所示，可以清晰的看到占空比異常的細節(jié),，同時開啟對ZOOM1窗口數(shù)據(jù)的測量和統(tǒng)計,，可以看到占空比從正常的59.62%變?yōu)?.99%左右。

　　圖6 ZOOM模式放大

　　ZDS4000系列示波器不僅僅可以分析占空比趨勢,，還可以分析周期和頻率變化趨勢,，結合強大的測量功能。