DE19546805A1 - Impulsbreitenmodulationsschaltung - Google Patents
ImpulsbreitenmodulationsschaltungInfo
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
- H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
Landscapes
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Description
Die Erfindung betrifft eine Impulsbreitenmodulationsschal
tung (nachfolgend als "PWM-Schaltung" bezeichnet).
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine herkömm
liche PWM-Schaltung beschrieben. In dieser empfängt ein Zäh
ler 1 einen regelmäßigen Takt Z, um einen mit diesem syn
chronisierten Zählwert X zu liefern, und ein Detektor 2 wird
dann betrieben, wenn der Zählwert X vom Zähler 1 den Wert
null hat. Ein Datenregister 3 speichert einen vorgegebenen
Impulsbreite-Datenwert ein und erzeugt ein diesem Datenwert
entsprechendes Impulsbreitensignal Y. Ein Komparator 4 ver
gleicht das Impulsbreitensignal Y vom Datenregister 3 mit
dem Zählwert X vom Zähler 1, um ein Ergebnissignal auszuge
ben, wenn die Werte miteinander übereinstimmen. Ein RS-Flip-
Flop 5 empfängt Ausgangssignale vom Komparator 4 und vom
Detektor 2, um die Impulsbreite zu modulieren.
Die wie vorstehend beschrieben aufgebaute herkömmliche PWM-
Schaltung arbeitet wie folgt.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird das Bezugstaktsignal
Z als Eingangssignal im Zähler 1 gezählt, und das Ergebnis
wird an den Detektor 2 gegeben, wenn das Ergebnis null ist,
oder an den Komparator 4, wenn das Ergebnis den Wert Eins
überschreitet.
Dann läuft der übertragene Wert "Null" durch den Detektor 2,
um ein hohes Signal zu erzeugen, das seinerseits dem Rück
setzanschluß R des RS-Flip-Flops 5 zugeführt wird. Der den
Wert Eins überschreitende zugeführte Zählwert X und der Im
pulsbreitenwert Y vom Datenregister 3 werden im Komparator 4
verglichen, um ein hohes Signal an den Setzanschluß S des
RS-Flip-Flops zu geben, wenn die verglichenen Werte mitein
ander übereinstimmen. So erzeugt das aufeinanderfolgende Um
schalten des RS-Flip-Flops 5 ein PWM-Datensignal.
Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn das Setzsignal S an das RS-
Flip-Flop 5 hohen Pegel hat, ein Ausgangssignal Q hohen Pe
gels erzeugt, bis das Rücksetzsignal empfangen wird, und es
wird sofort mit dem niedrigen Pegel erzeugt, sobald das
Rücksetzsignal zugeführt wird.
Da die Impulsbreite bei der herkömmlichen Technik durch die
Eingangstaktfrequenz der PWM-Schaltung moduliert wird, kann
die Impulsbreite nicht flexibel eingestellt werden, und es
kann keine erwünschte Impulsbreite eingestellt werden, die
kleiner als der durch den Bezugsimpuls gegebene Minimalwert
ist.
Aufgrund dieser Schaltungsbeschränkungen war es bisher un
möglich, Impulse mit hoher Dichte zu erzeugen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine PWM-Schaltung zum
gleichmäßigen Einstellen der erzeugten Impulsbreite zu
schaffen, um Impulse mit hoher Dichte bei vereinfachter
Schaltung erzeugen zu können.
Die erfindungsgemäße PWM-Schaltung ist durch die Lehre des
beigefügten Anspruchs 1 gegeben. Sie verfügt über ein ein
stellbares Verzögerungselement, mit dessen Hilfe die Impuls
breite frei eingestellt werden kann. Es sind kein Zähler und
Komparator vorhanden, wodurch die Schaltung vereinfacht ist.
Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben und Vorteile
der Erfindung werden durch die nachfolgend beschriebenen
bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen deutlicher.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen
PWM-Schaltung zeigt;
Fig. 2 ist eine Ansicht, die den Gesamtaufbau einer erfin
dungsgemäßen PWM-Schaltung zeigt;
Fig. 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das einen Ab
schnitt zum Erzeugen eines Signals delHx in der erfindungs
gemäßen PWM-Schaltung zeigt;
Fig. 4 ist ein detailliertes Blockdiagramm, das einen Logik
gatterabschnitt in der erfindungsgemäßen PWM-Schaltung
zeigt; und
Fig. 5 zeigt Signalverläufe während des Betriebs der erfin
dungsgemäßen PWM-Schaltung.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 eine
erfindungsgemäße PWM-Schaltung im einzelnen beschrieben.
Gemäß Fig. 2 verfügt die erfindungsgemäße PWM-Schaltung über
ein Datenregister 11 zum Einspeichern eines Impulsbreite-
Datensignals, das aus einem Durchlaß-Auswahlsignal c aus den
höchstsignifikanten Bit und einem Verzögerungsauswahlsignal
b aus den restlichen, geringstsignifikanten Bits besteht.
Außerdem verzögert ein Verzögerungssignal-Erzeugungsab
schnitt 12 die Ausgabe eines Bezugstakt-Eingangssignals e
abhängig vom Wert des Verzögerungsauswahlsignals b. Ein
Logikgatterabschnitt 13 empfängt das Bezugstaktsignal e und
das verzögerte Taktsignal d als zwei Eingangssignale und
liefert mittels des Gateauswahlsignals c das PWM-Datensi
gnal.
Der verzögerungssignal-Erzeugungsabschnitt 12, wie er in
Fig. 3 dargestellt ist, enthält eine Verzögerungsschaltungs
einheit 14 zum n-maligen sequentiellen Verzögerungen des Be
zugstaktsignals, um Verzögerungssignale d₀ bis dn der Anzahl
n+1 an einen Multiplexer 15 zu liefern. Der Multiplexer 15,
der die n+1 Eingangssignale erhält, verarbeitet die n+1 Ver
zögerungssignale d₀ bis dn von der Verzögerungsschaltungs
einheit 14 sowie das Verzögerungsauswahlsignal b, um eines
der verzögerten Taktsignale auszuwählen.
Der Logikgatterabschnitt 13, wie er in Fig. 4 dargestellt
ist, enthält ein NAND-Gatter 16 zum Ausführen einer NAND-
Verknüpfung eines durch Invertieren des Bezugstaktsignals e
gebildeten Signals und des verzögerten Taktsignals d, das
das Ausgangssignal des Multiplexers 15 ist. Ein UND-Gatter
17 verarbeitet das Bezugstaktsignal e und das verzögerte
Taktsignal d vom Multiplexer 15. Ein Multiplexer 18 mit zwei
Eingängen empfängt die Ausgangssignale des NAND-Gatters 16
und des UND-Gatters 15 über seine zwei Eingangsanschlüsse I₀
und I₁ und, außerdem über einen Freigabeanschluß S dessel
ben, das Durchlaß-Auswahlsignal c, das den höchstsignifikan
ten Bits in den Ausgangssignalen des Datenregisters 11 ent
spricht, um dadurch das PWM-Datensignal auszugeben.
Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen, wie
vorstehend beschrieben aufgebauten PWM-Schaltung im einzel
nen erläutert.
Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, die Signalverläufe in der
erfindungsgemäßen PWM-Schaltung während deren Betrieb zeigt,
wird das vom Datenregister erzeugte Impulsbreite-Datensignal
in das Verzögerungsauswahlsignal b und das Durchlaß-Auswahl
signal c aufgeteilt, um dem Verzögerungssignal-Erzeugungs
abschnitt bzw. dem Logikgatterabschnitt 13 zugeführt zu wer
den.
Dann werden die n+1 verzögerten Signale d₀ bis dn, die durch
n-maliges (mit n = 0, 1, . . ., n) Verzögern des Bezugstakt
signals e durch die Verzögerungsschaltungseinheit 14 erzeugt
wurden, den Eingangsanschlüssen I₀ bis In des (n+1)-Multi
plexers 15 zugeführt.
Hierbei wird eines unter den n+1 verzögerten Signalen d₀ bis
dn durch den (n+1)×1-Multiplexer 15 mittels des Verzöge
rungsauswahlsignals b ausgewählt, um das verzögerte Taktsi
gnal d zu bestimmen.
Dabei entspricht der Verzögerungswert d des verzögerten
Taktsignals dem Verzögerungswert der Verzögerungsschaltungs
einheit 14, multipliziert mit dem Wert des Verzögerungsaus
wahlsignals b, wobei das verzögerte Taktsignal d größer als
null ist und der halben Periode des Bezugstaktsignals e ent
spricht oder kleiner ist.
Wenn das Durchlaß-Auswahlsignal c, das das dem Logikgatter
abschnitt 13 zugeführte Freigabesignal S ist, niedrigen Pe
gel hat, werden ein aus dem Bezugstaktsignal e gebildetes
invertiertes Signal und das verzögerte Taktsignal d, das
das Ausgangssignal des Multiplexers 15 ist, den Eingangsan
schlüssen des NAND-Gatters 16 zugeführt, um der NAND-Ver
knüpfung unterworfen zu werden, wobei das Ergebnis an dessen
Ausgangsanschluß ausgegeben wird. Dieses Ausgangssignal P₀
wird an den Eingangsanschluß I₀ des Multiplexers 18 mit zwei
Eingängen gegeben, um das PWM-Ausgangssignal zu erzeugen.
Wenn das Freigabesignal S hoch ist, werden das Bezugstakt
signal e und das verzögerte Taktsignal d ODER-verknüpft, um
das Ausgangssignal P₁ über den Ausgangsanschluß des UND-Gat
ters 17 an den Eingangsanschluß I₁ des Multiplexers 18 mit
2×1-Eingängen zu liefern, um dadurch das PWM-Ausgangssignal
zu erzeugen. Daher wird im Logikgatterabschnitt 13 bestimmt,
ob eine Impulsbreite zum Durchlaß-Auswahlsignal c addiert
wird, die der Hälfte des Bezugstaktsignals e entspricht.
In der wie vorstehend beschrieben aufgebauten erfindungsge
mäßen PWM-Schaltung können Impulse mit hoher Dichte unabhän
gig von der Taktfrequenz erzeugt werden, ohne daß ein Zähler
und ein Komparator erforderlich sind, wodurch der Schal
tungsaufbau vereinfacht ist.
Claims (7)
1. Impulsbreitenmodulationsschaltung, gekennzeichnet
durch:
- - einen Datenregisterteil (11) zum Aufteilen eines Daten impulssignals in ein erstes Auswahlsignal und ein zweites Auswahlsignal und zum Ausgeben des Aufzeichnungsergebnisses;
- - einen Verzögerungssignal-Erzeugungsteil (12) zum Verarbei ten des ersten Auswahlsignals und eines Taktsignals zum Er zeugen eines verzögerten Signals; und
- - einen Logikgatterteil (13) zum Verarbeiten des zweiten Auswahlsignals, des Taktsignals und des verzögerten Takt signals vom Verzögerungssignal-Erzeugungsteil, um ein Im pulsbreitenmodulation-Datensignal auszugeben.
2. Impulsbreitenmodulationsschaltung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der Verzögerungssignal-Erzeugungs
teil (12) folgendes aufweist:
- - einen Verzögerungsschaltungseinheit-Abschnitt (14) zum n-maligen Verzögern des Taktsignals; und
- - einen Verzögerungssignal-Auswahlabschnitt (15) zum Verar beiten des Ausgangssignals des Verzögerungsschaltungsein heit-Abschnitts und des ersten Auswahlsignals, um das verzö gerte Taktsignal auszugeben.
3. Impulsbreitenmodulationsschaltung nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß der Verzögerungssignal-Auswahl
abschnitt einen (n+1)×1-Multiplexer aufweist.
4. Impulsbreitenmodulationsschaltung nach einem der vor
stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Logik
gatterteil (13) folgendes aufweist:
- - ein erstes Logikgatter (16) zum Verarbeiten des invertier ten Taktsignals und des verzögerten Taktsignals;
- - ein zweites Logikgatter (17) zum Verarbeiten des Taktsi gnals und des verzögerten Taktsignals, und
- - eine Auswahleinrichtung zum Verarbeiten der Ausgangssigna le des ersten und zweiten Logikgatters und des zweiten Aus gangssignals, um das PWM-Datensignal auszugeben.
5. Impulsbreitenmodulationsschaltung nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß das erste Logikgatter ein NAND-
Gatter (16) ist.
6. Impulsbreitenmodulationsschaltung nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß das zweite Logikgatter ein UND-
Gatter (17) ist.
7. Impulsbreitenmodulationsschaltung nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung ein 2×1-
Multiplexer (18) ist.
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