Calculadora de resolução PWM em bits

Informe o clock do timer em hertz, a frequência PWM e um prescaler inteiro opcional. O resultado inclui o tick do timer, contagens ideais e utilizáveis por período, valor máximo do contador, resolução teórica e inteira, frequência alcançável e erro. Ela ajuda você a planejar timers de microcontroladores antes de escolher registradores ou escrever o firmware.

Como o clock e a frequência PWM definem a resolução

Um timer de hardware avança a cada tick e reinicia ao final do período programado. Em PWM alinhado à borda, dividir o clock de entrada pelo prescaler e pela frequência desejada fornece o número ideal de estados do contador em um período. Mais estados permitem que o registrador de comparação represente mais níveis de duty cycle. Assim, a resolução é o logaritmo de base dois do número de estados. A calculadora arredonda as contagens ideais para baixo, pois o hardware não executa frações de tick, e depois arredonda o logaritmo para indicar bits completos. Por exemplo, 72 MHz e 20 kHz sem prescaler oferecem 3,600 contagens, cerca de 11.81 bits teóricos e 11 bits completos. O valor máximo do contador é uma unidade menor, porque normalmente a contagem vai de zero até ARR ou TOP inclusive. Aumentar a frequência reduz os ticks por ciclo; diminuí-la cria passos de duty mais finos.

Como interpretar os valores calculados

Use em timer_clock_hz o clock que realmente alimenta o periférico antes do prescaler. Não presuma que ele seja igual ao clock da CPU: vários microcontroladores usam barramentos periféricos e alguns multiplicam o clock do timer. pwm_frequency_hz representa a saída desejada no modo alinhado à borda. prescaler deve ser inteiro positivo e o padrão é um. timer_tick_hz é o clock dividido pelo prescaler. ideal_counts_per_period mantém a razão matemática, enquanto available_counts_per_period contém o inteiro utilizável. max_counter_value subtrai um. resolution_bits informa os bits binários completos e theoretical_resolution_bits preserva a fração. actual_pwm_frequency_hz usa o período inteiro e pode ficar um pouco acima do alvo; frequency_error_percent mede a diferença. A automação pela API custa US$ 0,002 por item bem-sucedido. O cálculo é determinístico e não usa rede nem banco de dispositivos.

Como aplicar o resultado em timers reais

Trate o resultado como uma análise de viabilidade e confira o manual de referência do microcontrolador. Um registrador de período de 16 bits não aceita valor máximo acima de 65,535, mesmo que a razão dos clocks permita mais estados; aumente o prescaler ou imponha o limite do hardware. Um resultado de 10 bits também não exige máximo exatamente igual a 1,023: significa que pelo menos 1,024 posições cabem. PWM centralizado costuma contar para cima e para baixo e introduz um fator próximo de dois, portanto use a equação específica do dispositivo. Considere ainda tempo morto, sincronização, contadores de repetição e mudanças de clock em baixo consumo. Se a frequência exata for mais importante que a granularidade, teste combinações próximas de prescaler e período. Para obter passos menores, reduza a frequência PWM ou aumente o clock. Resolução matemática descreve níveis selecionáveis, não precisão analógica; atrasos, jitter, driver e carga podem reduzir o desempenho efetivo.