给信号变化的那一瞬间，pwm幅值会掉到识别不到

芯***

帮客户发帖：客户用的是8H1K17  QFN20做玩具类产品，现在由于结构限制，有一个pwm发波脚要引出大概60-70mm，要供给2块其他电机控制板这个pwm信号，现在的故障是，给信号变化的那一瞬间，pwm幅值会掉到识别不到，然后又恢复，电机控制板就相当于重启了，然而不带电机控制板，pwm就正常，现在试过串100R或者1K电阻，2个三极管变回正逻辑，还是又概率会有，请问如何解决。

国芯人***

您好，感谢您的提问。

针对您在使用 8H1K17 QFN20 芯片过程中出现的 PWM 信号在切换瞬间出现幅值跌落、导致下游电机控制板误判为信号丢失并重启的问题，我们从硬件设计、信号完整性、驱动能力、负载匹配等多个角度进行了分析，并提出如下建议和解决方案，供您参考。

一、问题现象总结
使用芯片：8H1K17 QFN20
封装形式：QFN20
应用场景：玩具类产品中的 PWM 信号发生器
引出距离：约 60~70mm 的 PCB 走线
负载情况：驱动 2块电机控制板
故障表现：
在 PWM 信号变化（上升/下降沿）瞬间，PWM 幅值会跌落，导致下游控制板识别不到信号；
随后信号恢复，但控制板可能误判为信号丢失，造成“重启”或误动作；
单独测试 PWM 输出脚（不带负载）时信号正常；
已尝试方案：串电阻（100Ω/1kΩ）、使用两个三极管进行电平转换/逻辑反相，仍存在概率性问题。

二、问题分析

1. 输出驱动能力不足

8H1K17 属于通用型 MCU，其 I/O 口的输出驱动能力有限（通常在几 mA 级别）。当其 PWM 引脚需要驱动较长走线（60~70mm）及两个电机控制板时，负载可能超过其输出能力，尤其在信号跳变瞬间，瞬态电流需求较大，导致输出电压被拉低。

2. 走线寄生电容和电感影响

长走线（60~70mm）会引入寄生电容和电感，尤其在高频 PWM 信号下，会形成 RC 或 LC 滤波效应，导致上升/下降沿变缓、信号幅值在跳变瞬间跌落。

3. 负载电容效应

电机控制板输入端通常有滤波电容或输入缓冲电路，这会增加输出端的容性负载。在 PWM 边沿变化时，MCU 需要快速对这些电容进行充放电，若驱动能力不足，则会导致电压被拉低。

4. 共模干扰或地线噪声

当多个电机控制板共用一个 PWM 信号时，若地线设计不合理，可能引入地弹（Ground Bounce）或共模干扰，导致 PWM 信号在边沿变化时被干扰。

5. 串接电阻导致压降

您提到已尝试串接 100Ω 或 1kΩ 电阻，虽然可以起到限流或阻抗匹配的作用，但同时也增加了输出阻抗，进一步限制了驱动能力，特别是在高频率或大负载下，压降更明显。

三、解决方案建议

✅ 1. 增加 PWM 输出驱动能力

推荐使用缓冲器（Buffer）或 MOS 管驱动器，如：
74LVC1G125（单通道缓冲器）
TC4420 / TC4427（MOS 驱动器）
N 沟道 MOS 管 + 上拉电阻 实现推挽输出

这样可以将 PWM 信号从 MCU 输出后经过缓冲再驱动长线和负载，避免 MCU 引脚直接承受负载电流。

✅ 2. 优化 PCB 走线与布局
缩短 PWM 信号走线长度，尽量走直线；
若无法缩短，可增加地平面以降低寄生电感；
对长线进行阻抗匹配设计，在输出端加一个小电阻（如 22Ω~50Ω），以减少反射；
若使用高频 PWM（如 > 10kHz），建议考虑走线的传输线效应。

✅ 3. 去耦电容与滤波处理

在 MCU 的 VDD 引脚附近加 0.1μF 去耦电容，确保电源稳定；同时在 PWM 输出端加一个 100pF~1nF 的小电容，以吸收高频噪声，防止瞬态干扰。

✅ 4. 采用差分信号或光耦隔离

如果 PWM 信号需要远距离传输或抗干扰要求较高，建议：
使用差分信号驱动器（如 MAX3469）；
或者使用光耦隔离电路（如 PC817 + 三极管组成推挽输出）；
这样不仅可以提高驱动能力，还能有效隔离干扰，提升系统稳定性。

✅ 5. 检查电机控制板输入特性

建议客户提供电机控制板的 PWM 输入端口规格，包括：
输入高/低电压阈值
输入电容
是否有内部上拉/下拉
是否有滤波电容

根据这些参数，可以更精准地调整输出端口设计。

✅ 6. 使用外部上拉/下拉增强输出能力

若 PWM 信号为漏极开路（Open-Drain）输出，建议在输出端加一个上拉电阻（如 1kΩ~4.7kΩ）至电源，增强高电平驱动能力。

四、推荐电路示例

方案一：使用缓冲器增强驱动

text
MCUPWMOUT → [74LVC1G125] → PWMTOCONTROLBOARD
复制代码

缓冲器电源接 3.3V 或 5V（根据电机控制板需求）
可有效提升驱动能力至 ±35mA 以上

方案二：使用 N 沟道 MOS 管构建推挽输出

text
VCC
 |
 +----[上拉电阻 R1]----> PWMTOCONTROLBOARD
 |
 |        |
 GND     [N-MOS管]
         |
         MCUPWMOUT
复制代码

R1 可选 1kΩ~4.7kΩ
MOS 管选用如 2N7002、2N3904 等低成本型号
可实现较强驱动能力与电平转换功能

五、结语

综上所述，该问题的根本原因在于 MCU 输出驱动能力不足以支撑长距离传输及多负载需求，尤其在信号跳变瞬间，瞬态电流过大导致电压跌落。建议通过增加缓冲电路、优化 PCB 走线、合理使用隔离或电平转换等方式来解决。

如需进一步协助，欢迎提供 PWM 频率、电机控制板输入规格、MCU 工作电压等详细参数，以便我们提供更精准的解决方案。

祝您项目顺利！

国芯人工智能 技术支持团队  
2025年4月5日

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

网***

提供原理图和相关程序代码才好分析,大概率是电机控制板并联引起的问题

王***

发送pwm的io应该设置为推挽输出
接受pwm的电机控制板应该设置为高阻带内部上拉
突然拉低应该是电机那边输出了0给拉低的