PWM opisuje sygnał impulsowy przez częstotliwość i wypełnienie. Częstotliwość mówi, ile pełnych okresów występuje w ciągu sekundy, a wypełnienie określa, jaką część każdego okresu sygnał pozostaje w stanie HIGH.
Kalkulator pozwala przejść w obie strony: z częstotliwości i procentowego wypełnienia do czasów HIGH/LOW albo z czasów impulsu do częstotliwości i duty cycle.
Policzyłeś PWM - co warto sprawdzić dalej?
PWM może być generowany przez timer, mierzony przez mikrokontroler albo używany do sterowania tranzystorem. Dlatego warto połączyć wypełnienie z czasem, ADC i elementem wykonawczym.
Więcej narzędzi do sygnałów i sterowania znajdziesz w Akademii Elektroniki.
Wypełnienie PWM, częstotliwość i okres
Dla okresowego sygnału PWM jeden pełny cykl składa się z czasu HIGH oraz czasu LOW. Ich suma daje okres T. Częstotliwość f jest odwrotnością okresu, dlatego sygnał 1 kHz powtarza się 1000 razy na sekundę i ma okres 1 ms.
Wypełnienie, często oznaczane literą D, jest stosunkiem czasu HIGH do całego okresu. Przy 25% sygnał jest wysoki przez jedną czwartą okresu, przy 50% przez połowę, a przy 75% przez trzy czwarte.
Sama wartość wypełnienia nie mówi, jak szybki jest przebieg. PWM 50% przy 100 Hz i PWM 50% przy 20 kHz mają takie samo duty cycle, ale zupełnie inne czasy HIGH/LOW.
Wzory używane w kalkulatorze PWM
Z wypełnienia można bezpośrednio wyznaczyć czasy: tHIGH = T · D oraz tLOW = T − tHIGH, jeśli D zapisano jako ułamek od 0 do 1.
Dla idealnego dwupoziomowego PWM średnia napięcia wynosi Vavg = VLOW + (VHIGH − VLOW) · D. Przy 5 V / 0 V i 50% średnia matematyczna wynosi 2,5 V.
Przykładowe parametry PWM przy 1 kHz
| Wypełnienie | Okres | HIGH | LOW | Średnia dla 5 V / 0 V |
|---|---|---|---|---|
| 10% | 1 ms | 0,1 ms | 0,9 ms | 0,5 V |
| 25% | 1 ms | 0,25 ms | 0,75 ms | 1,25 V |
| 50% | 1 ms | 0,5 ms | 0,5 ms | 2,5 V |
| 75% | 1 ms | 0,75 ms | 0,25 ms | 3,75 V |
| 90% | 1 ms | 0,9 ms | 0,1 ms | 4,5 V |
Napięcie średnie PWM a rzeczywisty odbiornik
Średnia matematyczna jest przydatna do szybkiej oceny sygnału, ale nie oznacza automatycznie, że odbiornik „widzi” dokładnie takie samo napięcie stałe. Znaczenie ma częstotliwość PWM, bezwładność odbiornika, filtracja oraz sposób sterowania.
Dioda LED sterowana PWM może zmieniać postrzeganą jasność wraz z wypełnieniem, a silnik może reagować na średnią energię w inny sposób niż prosty rezystor. Układ RC może natomiast wygładzać przebieg, ale wynik zależy od stosunku częstotliwości PWM do częstotliwości granicznej filtra.
Dlatego napięcie średnie z tego kalkulatora traktuj jako opis idealnego przebiegu. Do analizy konkretnego filtra przyda się osobny kalkulator filtra RC.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Przy pomiarze PWM oscyloskopem sprawdź jednocześnie częstotliwość, tHIGH i tLOW. Sam odczyt „50%” nie wystarcza do oceny, czy częstotliwość jest odpowiednia dla sterowanego układu.
Dla ucznia i studenta
W zadaniu o PWM najlepiej zacząć od okresu. Gdy znasz częstotliwość, policz T = 1/f, a dopiero później podziel okres zgodnie z wypełnieniem.
- Jednostki: 1 kHz = 1000 Hz, 1 ms = 0,001 s, 1 µs = 0,000001 s.
- Kontrola: tHIGH + tLOW musi być równe okresowi T.
- Wypełnienie: 50% oznacza równe czasy HIGH i LOW, nie konkretną częstotliwość.
- Napięcie średnie: dla LOW = 0 V i HIGH = 5 V, przy 20% średnia wynosi 1 V.
Przykładowe zadania z rozwiązaniami
Treść: Sygnał ma częstotliwość 1 kHz i wypełnienie 25%. Oblicz okres, tHIGH i tLOW.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
T = 1 / 1000 Hz = 1 ms.
tHIGH = 1 ms · 0,25 = 0,25 ms. tLOW = 1 − 0,25 = 0,75 ms.
Treść: HIGH trwa 200 µs, a LOW 800 µs. Oblicz częstotliwość i wypełnienie.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
T = 200 µs + 800 µs = 1000 µs = 1 ms.
f = 1 / 0,001 s = 1000 Hz. D = 200 / 1000 · 100% = 20%.
Treść: PWM przełącza się między 0 V i 12 V z wypełnieniem 40%. Oblicz średnią matematyczną napięcia.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Vavg = 0 + (12 − 0) · 0,40 = 4,8 V.
Treść: Sygnał PWM ma 20 kHz i wypełnienie 60%. Oblicz okres i czasy HIGH/LOW.
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
T = 1 / 20 000 = 50 µs.
HIGH = 50 · 0,60 = 30 µs, LOW = 20 µs.
Najczęstsze błędy przy liczeniu PWM
- Mylenie okresu z częstotliwością – częstotliwość jest odwrotnością okresu.
- Wpisanie 50 zamiast 0,5 do ręcznego wzoru – procent trzeba zamienić na ułamek.
- Mieszanie ms i µs – tysiąckrotna różnica jednostek daje tysiąckrotny błąd częstotliwości.
- Traktowanie napięcia średniego jako rzeczywistego DC – zachowanie odbiornika zależy od układu i częstotliwości.
Ciekawostka
Dwa sygnały PWM mogą mieć identyczne 50% wypełnienia, ale przy 100 Hz każdy stan trwa 5 ms, a przy 20 kHz tylko 25 µs. Procent jest taki sam, lecz dynamika sygnału zupełnie inna.
Dalsza ścieżka w Elektronice
Jeśli chcesz połączyć ten temat z innymi elementami obwodu, przejdź do Akademii Elektroniki. Zebraliśmy tam kalkulatory, tablice i poradniki w kolejności od podstaw do praktycznych układów.
FAQ – PWM, wypełnienie, częstotliwość i czasy HIGH/LOW
Ostatnia aktualizacja: 25.08.2026