脉宽调制(PWM )脉宽调制(PWM )是利用微处理器的数字输出控制模拟电路的非常有效的技术，广泛应用于从测量、通信到功率控制和转换等诸多领域。
模拟电路模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率没有限制。 这是因为9V电池是模拟器件，输出电压不精确等于9V，而是随时间变化，可以取任何实数值。 同样，电池吸收的电流也不限于可能的值范围内。 模拟信号和数字信号的区别在于，后者的可能值通常只属于预定的可能值集合内，如{0V，5V}的集合取值。
模拟电压和电流可以直接用于控制，如控制汽车收音机的音量。 在简单的模拟收音机中，电位器与可变电阻连接。 转动旋钮电阻值变大或变小； 流过该电阻的电流也增减，相应地驱动扬声器的电流值发生变化，音量忽大忽小。 和收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。
模拟控制可能看起来直观、简单，但不一定经济。 其一，模拟电路容易随时间漂移，难以调节。 能够解决这一问题的精密模拟电路可能非常大、笨重，并且昂贵，例如老式家用立体声设备。 模拟电路的功耗也有可能与动作元件的两端电压和电流的乘积成比例地大幅发热。 模拟电路可能对噪声敏感，电流值的大小肯定会因干扰和噪声而变化。
通过数字控制数控模拟电路，可以大幅降低系统的成本和功耗。 此外，许多微控制器和DSP已经在芯片中内置了PWM控制器，从而使数字控制的实现变得容易。
简单地说，PWM是对模拟信号电平进行数字编码的方法。 高分辨率计数器的使用调制了独特的萝莉占空比，并用于对特定模拟信号的电平进行编码。 PWM信号仍然是数字的。 这是因为，在某个时刻，满振幅的直流供电要么完全接通，要么完全断开。 电压或电流源以接通或断开的重复脉冲序列施加到模拟负载。 接通时是直流供电施加到负载上的时候，断开时是供电被切断的时候。 只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
图1显示了3种不同的PWM信号。 图1a是占空比为10%的PWM输出，信号周期中，10%的时间导通，剩下的90%的时间截止。 图1b和图1c分别表示占空比50%和90%的PWM输出。 这三种PWM输出代码分别是强度为全值的10%、50%、90%的三种不同的模拟信号值。 例如，如果供给电源为9V、占空比为10%，则对应于宽度为0.9V的模拟信号。
图2是可以用PWM驱动的简单电路。 图中使用9V电池为白炽灯供电。 关闭连接电池和灯泡的开关50ms后，灯泡在此期间提供9V的电力。 在接下来的50ms中关闭开关后，灯泡得到的电力为0V。 如果每秒重复此过程10次，灯泡将亮起，看起来就像连接到4.5V电池(9V的50% )。 在这种情况下，占空比为50%，调制频率为10Hz。
无论是电感性负载还是电容性负载，大部分负载都需要10Hz以上的调制频率。 想象一下，打开灯泡电源5秒钟，然后关掉，关掉……。 占空比保持在50%，但灯泡在最初的5秒内点亮，在接下来的5秒内熄灭。 为了向灯提供4.5V的电力，接通断开的周期必须比负载对开关状态变化的响应时间足够短。 为了获得调光灯(但保持点亮)的效果，需要提高调制频率。 其他PWM APP应用也有同样的要求。 通常，调制频率在1kHz到200kHz之间。
硬件控制器许多微控制器都内置有PWM控制器。 例如，Microchip公司的PIC16C67包含两个PWM控制器，可以分别选择接通时间和周期。 占空比是接通时间与周期之比； 调制频率是周期的倒数。 在执行PWM操作之前，该微处理器必须在软件中完成以下任务：
设置提供调制唯一滚动的片上计时器/计数器的周期
在PWM控制寄存器中设定导通时间
设定PWM输出的方向。 该输出为通用I/O引脚
启动计时器
启用PWM控制器
具体的PWM控制器在编程细节上有所不同，但基本思路通常相同。
通信和控制PWM的一个优点在于，即使不进行数模转换，从处理器到被控制系统的信号也是数字形式。 将信号保持数字状态可以将噪声的影响抑制到最小。 只有在强度足以将逻辑1变为逻辑0或将逻辑0变为逻辑1时，噪声才会影响数字信号。
增强抗干扰能力是PWM抗模拟控制的另一个优势，也是PWM用于通信的主要原因。 通过从模拟信号转移到PWM，可以大幅延长通信距离。 在接收端，可经由适当的RC或LC网络对调制高频独特的滚转进行滤波，以将信号恢复为模拟形式。
PWM广泛应用于多种系统。 作为具体例子，考察用PWM控制的制动器。 简而言之，刹车是一种紧紧地夹住东西的装置。 许多制动器使用模拟输入信号控制夹紧压力(或制动功率)的大小。 制动器上的电压或电流越大，制动器产生的压力越大。
可以将PWM控制器的输出连接到电源和制动器之间的开关上。 为了产生更大的制动功率，用软件增大PWM输出的占空比即可。 要产生特定大小的制动压力，必须通过测量确定占空比与压力之间的数学关系(例如
式或查找表经过变换可用于控制温度、表面磨损等等)。例如，假设要将制动器上的压力设定为100psi，软件将作一次反向查找，以确定产生这个大小的压力的占空比应该是多少。然后再将PWM占空比设置为这个新值，制动器就可以相应地进行响应了。如果系统中有一个传感器，则可以通过闭环控制来调节占空比，直到精确产生所需的压力。
总之，PWM既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。