有一個測量位置變化的位置傳感器，我用萬用表電壓檔測量傳感器的輸出信号，結果顯示的是模拟量信号，即位置和信号輸出大小呈線性關系。但是，我用示波器（Picoscope 4227）測量傳感器的輸出信号，顯示的卻是PWM信号（脈寬調制），即位置不同，輸出PWM信号的占空比不同。

PWM信号的參數是：200 Hz, 低電平為0V,高電平為18V。

現在可以确定，我的傳感器輸出信号是PWM信号。PWM信号需要輸入到控制器I/O中，但是控制器I/O口不具備直接采集PWM信号的功能。

設計個電路，将PWM信号轉化為模拟量信号，然後将轉換後的模拟量信号輸入到控制器模拟量I/O口。

1. 二階壓控有源低通濾波電路。

設計一個深度濾波電路。濾波電路圖為：

低通濾波頻率公式為：f=1/(2π*RC),我最後選擇R=1K，C=10uf，算出的低通截止頻率f=15.9HZ。

濾波電路後端是一個運算放大器，放大倍數公式：A=1 Rf/R1。我不希望電壓被放大，所以我選擇A=1.1。又因為R1//Rf=2R（R1，Rf兩者并聯的值等于R串聯值），最終：Rf=220歐，R1=2.2k，R=1k。

2. 積分電路（無源濾波電路）

低通濾波電路前面是一個二級積分電路（将兩個電容都接地），R=1K，C=10uf。下圖是一級積分電路，設計的積分電路是将兩個下圖電路串聯構成二級積分積分：

為驗證電路效果進行的測試,我使用的設備是PicoScope4227，由于該設備最大隻能生成正負1V的電壓信号，就生成了幅值為1V（低電平0V，高電平1V）,頻率為200HZ的PWM信号作為積分電路的輸入信号。各種效果圖如下：

1、示波器直接采集發生器生成的PWM信号，波形如下：

2、示波器從二階濾波電路輸入端采集信号，波形如下。發現該号波形與上圖的波形相比已經發生了變化。

3.示波器從一階濾波電路輸出端中采集到的信号波形，即濾波電路從左往右數，第一個電阻與第一個電容交點的輸出波形：

4、濾波器從二階濾波電路輸出端采集到的信号波形，即最終輸出信号波形

5、最終輸出波形的參數：

1：為什麼萬用表電壓檔測量傳感器輸出信号，結果是模拟量信号，而示波器看到的是PWM信号？我該相信哪個結果？

答：這個問題牽涉到測量輸入口的分辨率問題。萬用表輸入口的分辨率低（通過此例看低于200HZ），而示波器輸入口的分辨率高，可達幾千，甚至幾兆赫茲頻率，所以輸出的結果不同。我們要相信示波器顯示的結果。我理解PWM信号本質還是希望達到模拟量的效果，隻是表現形式不同。

2：關于計算公式

答：在低通濾波電路中，有個頻率公式f=1/(2π*RC)， 它計算的是低通截止頻率（-3dB）。而在積分電路中，有個公式T=RC。 這個 T 是指電容充放電需要的時間。選取 T 時，根據一般經驗公式，T>10 * T'(T'表示信号周期)。

在本例的積分電路中，RC=10ms，隻有兩倍的信号周期，但是通過測試，信号效果還是比較理想的。如果将更多的積分電路串聯，效果會更好。

3：PWM 信号被控制器采集還有其他方案嗎？

答：方案一：将PWM信号倍頻，就是提高PWM信号的頻率，但是占空比不變化。PWM倍頻後的頻率大于控制器I/O的分辨率，就可以被控制器默認為做模拟量，從而可以輸入到模拟量I/O。

方案二：通過軟件辦法計算PWM的占空比。在控制器中編寫程序，首先定時，測量這段時間内PWM信号中高電平的時間，從而計算出占空比。

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