KWALIFIKACJA ELM3 - CZERWIEC 2011

PYTANIE NR 4.
Modulacja impulsowa oznaczona jako PWM polega na zmianie w sygnale modulowanym
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
PWM (Pulse Width Modulation) to modulacja, w której przy stałej (zwykle) częstotliwości przebiegu zmienia się czas trwania stanu wysokiego w okresie, czyli szerokość impulsu (wypełnienie).
Dlatego poprawne jest "szerokości impulsu.", a nie częstotliwości, fazy czy amplitudy.

Pełne wyjaśnienie:

PWM (ang. Pulse Width Modulation) jest metodą modulacji sygnału impulsowego, w której informacja (lub regulowana "wartość sterująca") jest przenoszona przez zmianę szerokości impulsu, czyli czasu trwania stanu aktywnego w każdym okresie. W praktyce opisuje się to najczęściej jako zmianę współczynnika wypełnienia (stosunku czasu włączenia do całego okresu). Dzięki temu, mimo że sygnał przełącza się między dwoma poziomami, średnia wartość (lub moc dostarczana do obciążenia) może być płynnie regulowana.

Odpowiedź "szerokości impulsu." jest poprawna, bo dokładnie to wyróżnia PWM na tle innych sposobów modulacji w układach mechatronicznych: element wykonawczy (np. tranzystor mocy) pracuje przełączająco, a regulacja odbywa się przez zmianę czasu przewodzenia w każdym okresie.

  • "częstotliwości i fazy impulsu." jest niepoprawne: w typowym PWM nie moduluje się fazy, a częstotliwość przebiegu zwykle pozostaje stała; zmiana fazy dotyczy innych technik (np. modulacji fazy lub synchronizacji).
  • "częstotliwości impulsu." opisuje raczej modulację częstotliwości impulsów (często nazywaną PFM) albo zmianę częstotliwości przełączania, co nie jest definicją PWM.
  • "amplitudy impulsu." odpowiadałaby modulacji amplitudy (AM) lub zmianie poziomów logicznych, podczas gdy w PWM amplituda stanów (np. 0 V i 5 V) jest stała, a zmienia się czas ich trwania.

W zastosowaniach mechatronicznych PWM spotkasz m.in. w sterowaniu prędkością silników DC, regulacji jasności LED oraz sterowaniu elementami grzejnymi. Kluczowa wskazówka egzaminacyjna: jeśli w odpowiedziach pojawiają się "amplituda", "częstotliwość" i "szerokość", to dla PWM szukaj pojęć związanych z czasem trwania i wypełnieniem.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
PWM to modulacja szerokości impulsu (Pulse Width Modulation): sygnał ma zwykle stałą amplitudę i stałą częstotliwość, a sterowanie realizuje się przez zmianę czasu trwania stanu wysokiego w każdym okresie (wypełnienia). To popularna metoda regulacji mocy w układach wykonawczych.
W PWM zmienia się szerokość impulsu, czyli czas włączenia w stosunku do całego okresu (współczynnik wypełnienia). Amplituda impulsu pozostaje taka sama, a częstotliwość przełączania w typowym zastosowaniu jest stała.
Bo element mocy pracuje przełączająco (włącz/wyłącz), a średnia energia dostarczana do obciążenia zależy od czasu przewodzenia w okresie. Zmiana wypełnienia zmienia średnią wartość napięcia/prądu po filtracji lub "uśrednieniu" przez bezwładność obciążenia (np. silnika).
Wypełnienie to stosunek czasu włączenia do okresu: D = tON / T, często podawany w procentach: D[%] = (tON/T)·100%. W praktyce mierzysz tON i T np. na oscyloskopie i podstawiasz do wzoru.
W PWM zmienia się szerokość impulsu (wypełnienie), a częstotliwość zwykle pozostaje stała. W PFM (modulacji częstotliwości impulsów) sterowanie uzyskuje się przez zmianę częstotliwości pojawiania się impulsów. To dwie różne techniki, choć obie służą regulacji mocy.
PWM stosuje się, gdy chcesz płynnie regulować prędkość i moment silnika DC przy wysokiej sprawności sterowania. Zmiana wypełnienia zmienia średnie napięcie na silniku, a jego indukcyjność i bezwładność mechaniczna powodują "wygładzenie" efektu przełączania.
Choć definicja PWM opiera się na zmianie wypełnienia, dobór częstotliwości wpływa na straty przełączania, nagrzewanie, hałas akustyczny oraz tętnienia prądu. Zbyt niska częstotliwość może powodować widoczne migotanie LED lub pulsacje momentu.
Najczęściej myli się PWM ze zmianą częstotliwości (PFM) albo z modulacją amplitudy. Uczniowie wybierają też odpowiedzi "bogatsze" w parametry (np. częstotliwość i faza), zakładając, że bardziej złożona odpowiedź musi być poprawna.
W typowym rozumieniu PWM wypełnienie jest zmienne, a częstotliwość nośna stała. W praktyce spotyka się układy, gdzie częstotliwość też może się zmieniać (np. ograniczenia sterownika), ale wtedy nadal kluczową cechą PWM jest kodowanie sterowania przez szerokość impulsu.
Zwykle jest to peryferium powiązane z licznikami/timerami (np. timery generujące przebieg prostokątny z regulowanym wypełnieniem). W dokumentacji szukaj rozdziałów "Timer", "Output Compare" lub "PWM". Tam opisane są rejestry ustawiające okres i wypełnienie.
info

Około 59% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Źródła:

  • Texas Instruments, "Pulse-Width Modulation (PWM)" (application/technical resource), https://www.ti.com/lit/ (wyszukiwanie w obrębie TI Literature – hasło: Pulse-Width Modulation) - dostęp 2026-03-02
  • Microchip Technology Inc., "PWM (Pulse Width Modulation)" – sekcje o modułach PWM w dokumentacji mikrokontrolerów (np. rozdziały o timerach/PWM w datasheet/family reference manual), https://www.microchip.com/ - dostęp 2026-03-02
  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd edition, rozdziały dotyczące sygnałów impulsowych i sterowania przełączającego (PWM), Cambridge University Press, 2015

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektroniki analogowej i cyfrowej (rozdziały o sygnałach impulsowych i modulacji)
  • Dokumentacje techniczne mikrokontrolerów (sekcje o timerach/PWM)
  • Materiały dydaktyczne o sterowaniu napędami (wypełnienie PWM a moment/prędkość)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego