在深入設計濾波器之前，步是快速查看 PWM 傳感器的輸出信號是什么樣的。PWM 波形基本上是一個(gè)方波，其頻率我們將定義為 fPWM，幅度為 0 V 表示邏輯低電平，VCC 表示邏輯高電平。從這里開(kāi)始，我們將幅度稱(chēng)為 VPWM 。信號高電平時(shí)間 tON 與周期 (TPWM = 1 / fPWM ) 的比率就是占空比 D。這些關(guān)系如圖 1 所示。

圖 1 基本 PWM 定義


圖 2 用于增加磁場(chǎng)的 PWM


圖 3 遞減磁場(chǎng)的 PWM

PWM 輸出霍爾 IC 的占空比與感測磁場(chǎng)成正比。隨著(zhù)輸入字段強度的增加，D 也隨之增加（圖 2）。相反，隨著(zhù)輸入字段減小，D 也減�。▓D 3）。

模擬輸出傳感器的工作原理

現在我們回顧了霍爾效應 IC 的 PWM 輸出如何工作，現在是時(shí)候簡(jiǎn)要討論傳感器的模擬輸出如何工作了。其前提與具有 PWM 輸出的霍爾 IC 幾乎相同。輸出不是不斷切換輸出來(lái)生成信號，而是斷言與感測磁場(chǎng)成比例的模擬電壓。例如，當 PWM 占空比由于輸入場(chǎng)上升而增加時(shí)，模擬輸出將簡(jiǎn)單地上升到更高的直流電壓，反之亦然。

無(wú)源濾波器

現在我們進(jìn)入該過(guò)程中有趣的部分，我們從 PWM 輸出信號創(chuàng )建模擬直流電壓。簡(jiǎn)單的方法是使用無(wú)源低通濾波器。出于本指南的目的并為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，重點(diǎn)將放在無(wú)源一階和二階低通濾波器上。無(wú)源濾波器可以通過(guò)電阻器和電容器非常簡(jiǎn)單地實(shí)現。這里提出的概念可以應用于更的過(guò)濾器。

就本文檔而言，我們將重點(diǎn)分析和設計使用無(wú)源低通濾波器的電路，一階濾波器的衰減滾降因子為 –20 dB/十倍頻程，二階濾波器的衰減滾降因子為 –40 dB/十倍頻程。在某些情況下，一階濾波器可以正常工作。然而，某些應用程序可能需要更快的響應時(shí)間。在這些情況下，可能需要二階濾波器。由終用戶(hù)來(lái)評估過(guò)濾器成本和過(guò)濾器性能之間的權衡�？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單地級聯(lián)越來(lái)越多的級來(lái)增加濾波器的階數。濾波器每增加一階，滾降率就會(huì )陡峭地增加 –20 dB/十倍頻程。

有幾種方法可以計算濾波器對輸入信號的響應：時(shí)間分析和頻率分析。我更喜歡粗略的頻率分析，并將重點(diǎn)關(guān)注使用頻率分析技術(shù)來(lái)設計一階和二階低通濾波器。一般來(lái)說(shuō)，在設計簡(jiǎn)單濾波器時(shí)，大多數沒(méi)有電子背景的人比時(shí)域方法更了解頻率方法。