PWM-Auflösung in Bit berechnen

Geben Sie den Timer-Takt in Hertz, die gewünschte PWM-Frequenz und optional einen ganzzahligen Vorteiler ein. Das Ergebnis enthält Tickfrequenz, ideale und nutzbare Schritte pro Periode, maximalen Zählerwert, theoretische und ganzzahlige Auflösung, erreichbare Frequenz sowie Frequenzfehler. Damit können Sie Mikrocontroller-Timer planen, bevor Sie Registerwerte festlegen oder Firmware schreiben.

Wie Takt und PWM-Frequenz die Auflösung bestimmen

Ein Hardware-Timer schreitet mit jedem Tick fort und startet nach der programmierten Periode neu. Bei flankenorientierter PWM ergibt die Division des Eingangstakts durch Vorteiler und gewünschte PWM-Frequenz die ideale Zahl der Zählerzustände pro Periode. Mehr Zustände ermöglichen mehr unterschiedliche Tastgradstufen im Vergleichsregister. Die Auflösung entspricht daher dem Logarithmus zur Basis zwei der Zustandszahl. Der Rechner rundet die ideale Schrittzahl ab, weil ein Timer keine Tick-Bruchteile ausführen kann, und rundet anschließend den Logarithmus ab, um vollständige Bits anzugeben. Beispielsweise liefern 72 MHz und 20 kHz ohne Vorteiler 3,600 Schritte, theoretisch etwa 11.81 Bit und praktisch 11 vollständige Bit. Der maximale Zählerwert ist um eins kleiner, da gewöhnlich von null bis ARR oder TOP einschließlich gezählt wird. Eine höhere PWM-Frequenz verringert die Ticks je Zyklus; eine niedrigere Frequenz ermöglicht feinere Tastgradschritte.

So lesen Sie die berechneten Werte

Verwenden Sie für timer_clock_hz den Takt, der das Timer-Peripheriegerät vor dessen Vorteiler tatsächlich speist. Übernehmen Sie nicht ungeprüft den CPU-Takt: Mikrocontroller leiten Timer häufig von Peripheriebussen ab, und manche Taktbäume multiplizieren ihn. pwm_frequency_hz ist die gewünschte flankenorientierte Ausgangsfrequenz. prescaler muss eine positive Ganzzahl sein und ist standardmäßig eins. timer_tick_hz bezeichnet den geteilten Takt. ideal_counts_per_period bewahrt das mathematische Verhältnis, available_counts_per_period enthält die nutzbare Ganzzahl. max_counter_value zieht eins davon ab. resolution_bits nennt vollständige Binärbits; theoretical_resolution_bits behält den Bruchwert. actual_pwm_frequency_hz verwendet die ganzzahlige Periode und kann geringfügig über dem Ziel liegen; frequency_error_percent misst die Abweichung. Die Automatisierung per API kostet $0.002 je erfolgreichem Element. Die Berechnung arbeitet deterministisch, ohne Netzwerk oder Bauteildatenbank.

Das Ergebnis auf reale Mikrocontroller anwenden

Nutzen Sie das Ergebnis als Machbarkeitsprüfung und vergleichen Sie es danach mit dem Referenzhandbuch Ihres Mikrocontrollers. Ein 16-Bit-Periodenregister kann keinen Maximalwert über 65,535 aufnehmen, selbst wenn das Taktverhältnis mehr Zustände erlaubt; erhöhen Sie dann den Vorteiler oder begrenzen Sie die Hardwarebreite separat. Ein Ergebnis von 10 Bit verlangt auch nicht zwingend den Wert 1,023, sondern sagt aus, dass mindestens 1,024 Positionen verfügbar sind. Mittenorientierte PWM zählt meist aufwärts und abwärts und fügt dadurch einen Faktor nahe zwei ein; verwenden Sie hierfür die gerätespezifische Gleichung. Berücksichtigen Sie außerdem Totzeit, Synchronisation, Wiederholungszähler und Taktänderungen im Stromsparmodus. Wenn Frequenzgenauigkeit wichtiger als Granularität ist, prüfen Sie benachbarte Kombinationen aus Vorteiler und Periode. Für feinere Schritte senken Sie die PWM-Frequenz oder erhöhen den Timer-Takt. Mathematische Auflösung ist keine analoge Genauigkeit: Verzögerungen, Jitter, Treiber und Last können die wirksame Leistung mindern.