Pulse width modulation

デジタル大辞泉

ピー‐ダブリュー‐エム【PWM】

読み方：ぴーだぶりゅーえむ

《pulse width modulation》音声・映像などのアナログ信号を、パルスの幅に置き換えてデジタル信号にする変調方式の一。デューティー比とよばれる連続するパルスのオンオフの時間比率を変化させて信号波とする。コンピューターやシンセサイザーの音源のほか、インバーターなどの電源回路に用いられる。パルス幅変調。

デジタルレコーディング用語集

PWM ［Pulse Width Modulation］

パルス・ワイズ・モジュレーションの略。矩形波の幅（パルス幅）を連続的に変化させること。パルス幅が連続的に変化することで音色も連続的に変化させることができる。例えばLFOでパルス・ワイズ・モジュレーションをかければ、周期的にうねる音色が得られ、ストリングスサウンドなどが作れる。

画像技術用語集

パルス幅変調

読み：ぱるすはばへんちょう
英語：pulse width modulation

LBPやデジタル複写機などの階調性を有する画像を表現するために，階調に応じて１ドットの光源の発光時間を変化させる変調方式をいう．面積階調に相当する．

IT用語辞典バイナリ

PWM

フルスペル：pulse width modulation
読み方：ピーダブリューエム
別名：パルス幅変調

PWMとは、パルス信号を出力しておく時間（パルス幅）を長くしたり、短くしたりして、電流や電圧を制御する方式のことである。

パルス信号とは、ON、OFFを繰り返す電気信号のことで、矩形波で表される。電圧の出力時間であるパルス幅はこの矩形波の横軸で表される。

PWM方式では、一定周期で動作するタイマを利用する。このタイマにパルス信号をONにする位置を設定してパルス幅を制御する。このタイマ設定には、「のこぎり波」と「三角波」の2種類がある。「のこぎり波」ではOFFになる位置は一定だが、「三角波」ではOFFになる位置が不定である。どちらの方式を使うかは、制御する対象によって変わってくる。一定周期の中でONにしている比率のことを「デューティー比」と呼ぶ。

PWMに対し、パルス信号の強度（振幅）によって流す電流や電圧を制御する方式を、PAM（パルス振幅変調）という。

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パルス幅変調

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/11/14 13:46 UTC 版)

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変調方式
アナログ変調
AM | SSB | FM | PM
デジタル変調
OOK | ASK | PSK | FSK | QAM | APSK（英語版） DM | MSK | CCK | CPM（英語版） | OFDM | TCM（英語版）
パルス変調
PWM | PAM | PDM | PPM | PCM
スペクトラム拡散
FHSS | DSSS（英語版）
関連項目
復調
表 話 編 歴

パルス幅変調（パルスはばへんちょう、英語: pulse width modulation、PWM）とは変調方法の一つであり、パルス波のデューティ比を変化させて変調すること。

• 制御工学、電子工学などにおいて、デューティ比を変化させる手法。
• シンセサイザーで、パルス波のデューティ比を変化させること。

パルス幅変調の式

パルス幅変調の数学的扱いは次のようになる^[1]。簡単のため、入力信号として正弦波 ${\displaystyle \;v(t)=v\sin \omega t\;}$

チョッパ制御におけるPWMの例

詳細は「チョッパ制御」を参照

高周波分巻式を除くチョッパ制御の場合、パルスの周波数は一定であり、パルスの幅だけを変化させることで平均電圧を可変とする。パルス幅が狭い場合は平均電圧が下がり、パルス幅が広いときは平均電圧が上がる。例えば次のパルスまでを10等分したとして、ON:OFFを2:8とすれば元の電圧の2/10つまり1/5になり、8:2なら8/10=4/5の電圧が得られる。100%の電圧が必要なときは単にONのままにするが、チョッパ装置そのものも抵抗となるため、それを短絡して直接負荷に流すこともある。

インバータ

インバータにおけるPWMの例

詳細は「インバータ」を参照

マイコンにより、スイッチング素子のゲート電極に信号を流すタイミングを決めるためには、搬送波(もしくはキャリア)と呼ばれる三角波と、基本波(もしくは信号波)と呼ばれる正弦波を用いて、PWMで制御するインバータが一般的である^[4]。ゲート電極に信号を流すゲートドライブが搬送波と基本波の交点を検出し、4個（三相交流では6個）のスイッチング素子をオン／オフする。すると、右図のようなパルス（黄色い矩形）が得られ、その平均電圧（赤い線）が疑似正弦波交流になる。

これ以外にも信号を流すタイミングを決める方法はあるがここでは割愛する。

上記は2レベルインバーターである。2レベルというのは、パルスの電圧として100%、0%の2つを使っているという意味である。100%、50%、0%の3つの出力電圧を使うインバーターを3レベルインバータという。このようなインバータをマルチレベルインバータと称する。

脚注

1. ^ 初等的な信号変調の教科書にならどの本でも書いてある。例えば、(F.R.コナー 1985)などを参照。
2. ^ ${\displaystyle \;x\;}$

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