デューティ比とは?
デューティ比とは、1周期のうち信号やシステムがON(動作)している時間の割合を、パーセントで表したものです。PWM(パルス幅変調)、方形波、スイッチング電源、モーター制御、レーザー、その他あらゆるパルス信号で欠かせない基本パラメータです。デューティ比が50%なら、各サイクルのちょうど半分の時間だけ信号がONになっていることを意味します。
このツールの使い方
パルスON時間(1サイクルのうち信号がHIGHを保つ時間)と、周期(1サイクル全体の長さ)を入力します。どちらも同じ時間単位で揃える必要があり、このツールでは秒(s)を使用します。入力すると、デューティ比(%)、OFF時間、信号周波数が表示されます。
計算式の解説
デューティ比は次の式で求めます。
$$\text{デューティ比(%)} = \frac{\text{パルスON時間}}{\text{周期}} \times 100$$
OFF時間は周期からON時間を引いたもので、周波数は周期の逆数(\(f = 1 \div T\))になります。
計算例
たとえば、PWM信号のパルスON時間が2秒、周期が10秒だとします。このときデューティ比は \((2 \div 10) \times 100 = \mathbf{20\%}\) です。OFF時間は \(10 - 2 = 8\) 秒、周波数は \(1 \div 10 = 0.1\,\text{Hz}\) となります。
よくある質問
ミリ秒やマイクロ秒でも使えますか? はい。ON時間と周期を同じ単位で揃えていれば、デューティ比(%)は正しく算出されます。ただし、周波数の出力は周期が秒単位であることを前提としている点にご注意ください。
デューティ比100%とはどういう意味ですか? 信号が常にONの状態で、一度もOFFになりません。逆にデューティ比0%は、常にOFFのままであることを意味します。
デューティ比と平均電圧の関係は? 0VとVmaxの間を切り替えるPWM信号では、平均電圧は「デューティ比 × Vmax」に等しくなります。PWMがLEDの明るさやモーターの回転数の制御に使われるのは、まさにこのためです。