JP2002036635A - 印字制御装置 - Google Patents

印字制御装置

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JP2002036635A
JP2002036635A JP2000226578A JP2000226578A JP2002036635A JP 2002036635 A JP2002036635 A JP 2002036635A JP 2000226578 A JP2000226578 A JP 2000226578A JP 2000226578 A JP2000226578 A JP 2000226578A JP 2002036635 A JP2002036635 A JP 2002036635A
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Takami Maeda
隆己 前田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 印字制御装置において、パルス幅を高精度に
制御する。 【解決手段】 発振器5からのクロックを参照して一定
の値ずつ出力が変化するアキュームレータ14,24,
54と、振幅値を参照テーブルとして記憶するメモリ1
5,25,55と、アキュームレータの出力をアドレス
として、各々のメモリから読み出されたデジタル値をア
ナログ値に変換するD/A変換器16,26,56と、
D/A変換器の出力の高周波成分をカットするローパス
フィルタ17,27,57と、ローパスフィルタの各々
の出力のアナログ値を比較するコンパレータ18,2
8,58と、メモリの読み出し開始アドレスを各々所定
の値だけずらすことにより位相の異なる複数の遅延した
クロックを生成し、これらのクロックの位相差から画像
データに応じた幅のパルスを生成するセレクタ9とを有
する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、複写機等の印字制御装置に係り、特にPWM(P
ulse Width Modulation)方式を
用いた印字階調の制御を行う印字制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザビームプリンタ等の製品に
おいて、コンピュータ上などの大容量の画像データを高
速・高画質に印字処理する機会が増大している。この
際、印字階調の制御を行うには、主にPWM方式が用い
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、PWM
方式を用いた印字制御装置においては、印字する1ドッ
ト毎にその階調をパルス幅で制御するため、階調が多く
なるほど多くの種類のパルス幅を高精度に制御する必要
がある。
【0004】そして、従来の装置では、回路構成や信号
の遅延等によりパルス幅を高精度に制御するには限度が
あった。そのため、高品質な印字画像を得ることができ
なかった。
【0005】そこで、本発明は、パルス幅を高精度に制
御することのできる印字制御装置を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の印字制御装置は、所定周波数のクロックを
発生するクロック発生手段と、クロック発生手段からの
クロックを参照クロックとして、一定の値ずつ出力が変
化する複数の演算手段と、所定の位相に対する振幅値を
参照テーブルとして記憶する複数の記憶手段と、複数の
演算手段の出力をアドレスとして、各々の記憶手段から
読み出されたデジタル値をアナログ値に変換する複数の
変換手段と、複数の変換手段の出力の高周波成分をカッ
トする複数のフィルタ手段と、複数のフィルタ手段の各
々の出力のアナログ値を比較する複数の比較手段と、複
数の記憶手段の読み出し開始アドレスを各々所定の値だ
けずらすことにより位相の異なる複数の遅延したクロッ
クを生成し、これらのクロックの位相差から画像データ
に応じた幅のパルスを生成するパルス生成手段とを有す
る構成としたものである。
【0007】これにより、複数の遅延したクロックの位
相差から画像データに応じた幅のパルスを生成すること
ができ、パルス幅を高精度に制御することが可能にな
る。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、所定周波数のクロックを発生するクロック発生手段
と、クロック発生手段からのクロックを参照クロックと
して、一定の値ずつ出力が変化する複数の演算手段と、
所定の位相に対する振幅値を参照テーブルとして記憶す
る複数の記憶手段と、複数の演算手段の出力をアドレス
として、各々の記憶手段から読み出されたデジタル値を
アナログ値に変換する複数の変換手段と、複数の変換手
段の出力の高周波成分をカットする複数のフィルタ手段
と、複数のフィルタ手段の各々の出力のアナログ値を比
較する複数の比較手段と、複数の記憶手段の読み出し開
始アドレスを各々所定の値だけずらすことにより位相の
異なる複数の遅延したクロックを生成し、これらのクロ
ックの位相差から画像データに応じた幅のパルスを生成
するパルス生成手段とを有する印字制御装置であり、複
数の遅延したクロックの位相差から画像データに応じた
幅のパルスを生成することができ、パルス幅を高精度に
制御することが可能になるという作用を有する。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
発明において、遅延した複数のクロックは、1画素を処
理するドットクロックの周波数と同一である印字制御装
置であり、1画素単位でのパルス幅の制御が容易に行え
るので、ハードウェアでの処理が容易になるという作用
を有する。
【0010】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図6を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。
【0011】図1は本発明の一実施の形態における印字
制御装置を示すブロック図、図2は図1の印字制御装置
におけるDDSを示す説明図、図3は図1の印字制御装
置におけるアキュームレータおよびLUTの動作を示す
説明図、図4は図1の印字制御装置に用いられる正弦波
を示す説明図、図5は図1の印字制御装置に用いられる
クロック信号を示すタイミングチャート、図6は図1の
印字制御装置における出力パルス幅を示すタイミングチ
ャートである。
【0012】図1に示すように、本実施の形態の印字制
御装置は、本装置全体の制御を行う中央処理装置(以
下、「CPU」という。)1、印字制御装置の制御を行
うためのプログラム等が格納されたROM2、各種制御
に必要なデータが一時的に格納されるRAM3、後述す
るアキュームレータ14,24,54の制御に必要なデ
ータが格納されるレジスタ群4、所定周波数のクロック
を発生する発振器(クロック発生手段)5、CPU1、
ROM2、RAM3、レジスタ群4を接続するバス6、
本装置とRIP(ラスタイメージプロセサ)等の外部装
置(図示せず)との間に配置されてRIPとの画像デー
タ授受のためのデータバスが接続された画像データ入力
コネクタ7、画像データ入力コネクタ7から入力される
パラレル画像データに対して所定の画像処理を行う画像
処理部8、画像処理部8からの出力データに応じて後述
するコンパレータ18,28,58からの出力を選択し
て所定のパルス幅を持ったPWM出力信号10を出力す
るセレクタ(パルス生成手段)9を備えている。
【0013】また、発振器5のクロックを参照クロック
としてレジスタ群4に設定された値をもとに各々一定の
値ずつ出力が変化するアキュームレータ(演算手段)1
4,24,54、所定の位相に対する振幅値を参照テー
ブルとして記憶する記憶手段であるメモリ(以下、「L
UT」という。)15,25,55、LUT15,2
5,55から読み出された振幅値(デジタル値)をアナ
ログ値に変換するD/A変換器(変換手段)16,2
6,56、D/A変換器16,26,56の各々の出力
の高周波成分をカットするフィルタ手段であるローパス
フィルタ(以下、「LPF」という。)17,27,5
7、LPF17,27,57の各々の出力のアナログ値
を所定の値と比較してデジタル的なパルスを生成するコ
ンパレータ(比較手段)18,28,58を備えてい
る。
【0014】そして、アキュームレータ14、LUT1
5、D/A変換器16、LPF17およびコンパレータ
18によりDDS101が、アキュームレータ24、L
UT25、D/A変換器26、LPF27およびコンパ
レータ28によりDDS102が、アキュームレータ5
4、LUT55、D/A変換器56、LPF57および
コンパレータ58によりDDS105が構成されてい
る。これらのDDS101,102,105はデジタル
的に周波数を生成する。
【0015】ここで、図2を用いて、本装置の動作を説
明する。なお、ここではDDS101が取り上げられて
いるが、他のDDS102,105についても同様に動
作する。
【0016】アキュームレータ14は、その値をAと
し、レジスタ群4に設定された増分値をNとすると、発
振器5からのクロックを参照クロックとして、A←A+
Nの演算を行う。すなわち、アキュームレータ14は、
レジスタ群4に設定された増分値Nで参照クロックの周
期毎に増加していき、その値を位相情報としてLUT1
5に入力する。このとき、1周期分の位相値は、図2
(A)に示すように0〜2π(ラジアン)に対応した値
となる。
【0017】LUT15は、アキュームレータ14の出
力をアドレス入力とし、このアドレスを位相情報として
正弦(sine)波の振幅値を記憶する参照テーブル
(ルックアップテーブル)としての機能を有する。すな
わち、LUT15には、位相値に対応する正弦(sin
e)波の振幅値が記憶されており、アキュームレータ1
4からの出力に従って、図2(B)に示すようにデジタ
ル的な正弦波の振幅値に変換して出力する。
【0018】なお、LUT15にはRAMやROMを使
用することができるが、LUT15のデータをCPU1
から書きかえられるという点では、RAMの方が好まし
い。また、位相情報として正弦(sine)波の振幅値
を記憶する場合もあるが、余弦(cosine)波の振
幅値を記憶してもよい。
【0019】D/A変換器16は、発振器5からの参照
クロックをもとに、LUT15から読み出されたデジタ
ル的な正弦波の振幅値をアナログ値に変換するが、図2
(C)に示すように、その出力は高周波ノイズ成分を含
んだ階段状の出力になっている。そこで、LPF17に
より高周波成分を除くと、図2(D)に示すように、滑
らかな正弦波を得ることができる。
【0020】さらに、階調制御用パルスを生成するため
のクロックとして使用するために、正弦波をコンパレー
タ18によって所定の電圧レベルで比較し、図2(E)
に示すようなクロック波形に整形する。
【0021】コンパレータ18から出力されるクロック
波形は、アキュームレータ14、LUT(メモリ)1
5、D/A変換器16、LPF17を介して、フィード
バックループを含まずに直接的に参照クロックから生成
できるので、ダイレクトデジタルシンセシス(Dire
ct Digital Synthesis)(以下、
「DDS」という。)方法と呼ばれる。この方法を用い
れば、アナログ的に周波数を生成する方法、例えば位相
比較器、カウンタ、ローパスフィルタ、電圧制御発振器
(VCO)等で構成される位相ロックループ(Phas
e Lock Loop)を利用した方法に比べ、デジ
タル回路での構成が可能であり、ASIC(Appli
cation Specific IC)化が容易で低
価格化や省スペース化が図れる。
【0022】図3は、Nビットのアキュームレータ14
と2N×Lビット構成のLUT15で構成された周波数
をデジタル的に生成するブロックを示している。この場
合、LUT15の次段にはLビットのA/D変換器(図
示せず)が接続される。
【0023】ここで、レジスタ群4に位相増分値Δph
aseが設定され、アキュームレータ14に周波数fr
efの参照クロックが入力されているとする。また、L
UT15には0〜2πまでの正弦波の所定の位相値に対
する振幅値がテーブルとして記憶されている。参照クロ
ックfrefの周期毎にアキュームレータ14が初期値
から増分値Δphaseだけ増加した値が出力され、こ
の出力値を位相として対応したLUTの値を参照するこ
とで、デジタル的な正弦波の値が得られる。この場合、
LUT15から出力されるデジタル的な正弦波形の周波
数をfoutとすると、foutは以下の式で表され
る。
【0024】 fout=fref×Δphase/2N・・・(式1) ここで、0≦Δphase≦2N−1 したがって、Δphaseの値を可変とすることで、出
力周波数foutを可変にできる。その場合、可変周波
数の精度(可変ステップ周波数)frは、(式1)より
以下の式で表される。
【0025】fr=fref/2N・・・(式2) 例えば、fref=30MHz、N=32、Δphas
e=230=40000000(HEX)とすると、(式
1)より、fout=7.5MHzとなる。この場合の
可変周波数の精度(可変ステップ周波数)は、(式2)
より、30MHz/232≒0.00698Hzとな
る。frefを2の倍数に選べば、(式2)より可変周
波数の精度(可変ステップ周波数)は整数になり、より
精度が向上する。一般的には、上記のようにDDS10
1,102,105は高精度に周波数を可変する場合に
用いられるが、本発明では所定の位相値に対する振幅値
の読み出し開始値(位相オフセット値)を各々ずらすこ
とで、周波数は同一で位相の異なる複数のクロック波形
を生成することを目的としている。
【0026】そこで、図4を用いて、図3のアキューム
レータ14およびLUT15において、所定の位相値に
対する振幅値の読み出し開始値(位相オフセット値)を
ずらした場合の動作を説明する。なお、説明を簡単にす
るため、ここではアキュームレータ24のビット数N=
4、LUT25の出力ビット幅L=4とし、LUT25
に16通りの4ビットの振幅値が記憶されているとす
る。すなわち、LUT15には、2π/16=π/8
(ラジアン)ステップで位相が変化した場合に対応する
正弦波の振幅値が記憶されている。
【0027】ここで、位相オフセット値を負方向に設定
するとした場合の動動作を説明する。
【0028】アキュームレータ14の位相オフセット値
を0(ラジアン)に設定すると、LUT15は位相0
(ラジアン)に対応した振幅値から読み出しを開始し、
図4(A)のようなデジタル的な正弦波形が出力され
る。
【0029】次に、アキュームレータ14の位相オフセ
ット値をπ/8(ラジアン)に対応した値に設定する
と、LUT15は位相π/8(ラジアン)に対応した振
幅値から読み出しを開始し、図4(B)のようなデジタ
ル的な正弦波形が出力される。
【0030】次に、アキュームレータ14の位相オフセ
ット値をπ/4(ラジアン)に対応した値に設定する
と、LUT15は位相π/4(ラジアン)に対応した振
幅値から読み出しを開始し、図4(C)のようなデジタ
ル的な正弦波形が出力される。
【0031】次に、アキュームレータ14の位相オフセ
ット値を3π/8(ラジアン)に対応した値に設定する
と、LUT15は位相3π/8(ラジアン)に対応した
振幅値から読み出しを開始し、図4(D)のようなデジ
タル的な正弦波形が出力される。
【0032】次に、アキュームレータ14の位相オフセ
ット値をπ/2(ラジアン)に対応した値に設定する
と、LUT15は位相π/2(ラジアン)に対応した振
幅値から読み出しを開始し、図4(E)のようなデジタ
ル的な正弦波形が出力される。
【0033】したがって、図3のようなアキュームレー
タおよびLUTを生成する信号分だけ複数個備えること
で、周波数が同一で位相の異なる正弦波信号を複数生成
することができる。ここでは、位相オフセット値を負方
向に設定する場合について述べたが、正方向に設定して
も、位相の異なる正弦波信号を生成できることは言うま
でもない。したがって、図2で説明したようなDDSを
複数個備えることで、周波数が同一で位相の異なるクロ
ックを複数生成することができる。
【0034】図5は、図2で示されるDDSを5個備え
た場合の、位相の異なるクロックを5個生成するタイミ
ングチャートである。この場合は、一周期の時間をTと
するとT/8ずつ位相をずらしているので、位相角に換
算すると、各々π/4ラジアンだけずらして、対応する
LUTから振幅値を読み出している。
【0035】図6は、図5で説明した周波数が同一で位
相の異なる5個のクロックから、所定幅を有するパルス
を生成するときのタイミングチャートである。すなわち
画像データに応じて出力パルス幅を可変する方法を説明
した図である。
【0036】ここで、図1、図5および図6を用いて、
本装置の動作をさらに詳しく説明する。
【0037】図1において、周波数が同一で位相の異な
るクロックをデジタル的に生成するDDSが5ブロック
(符号101〜105)あるとする。(なお、図1にお
いて、DDS103,104は図示されていない)。セ
レクタ9は、画像処理部8の出力データに応じてDDS
101〜105の出力19〜59(39〜49は図示せ
ず)から1つを選択して出力し、これがPWM出力信号
10となる。そこで、図5において、DDS101が図
5(1)に示すクロックを生成し、DDS102が図5
(2)に示すクロックを生成しているとする。同様にD
DS103〜105(103〜104は図示せず)がそ
れぞれ図5(3)〜(5)に示すクロックを生成してい
るとする。
【0038】図1のセレクタ9は画像処理部8の出力デ
ータをデコードし、DDS101〜105の各出力19
〜59から所定の幅をもつパルスを生成して出力する。
【0039】ここで、パルスがLowのときに画素を印
字するとすれば、図6(1)は、1/8画素分のパルス
を示している。
【0040】図6(1)で示されるパルスは図5(1)
および(2)のクロックの立ち上がりエッジ(t0およ
びt1)にて生成され、図1において画像処理部8の出
力データが0001の場合にセレクタ9により出力され
る。
【0041】図6(2)で示されるパルスは図5(1)
および(3)のクロックの立ち上がりエッジ(t0およ
びt2)にて生成され、図1において画像処理部8の出
力データが0010の場合にセレクタ9により出力され
る。
【0042】図6(3)で示されるパルスは図5(1)
および(4)のクロックの立ち上がりエッジ(t0およ
びt3)にて生成され、図1において画像処理部8の出
力データが0011の場合にセレクタ9により出力され
る。
【0043】図6(4)で示されるパルスは図5(1)
および(5)のクロックの立ち上がりエッジ(t0およ
びt4)にて生成され、図1において画像処理部8の出
力データが0100の場合にセレクタ9により出力され
る。
【0044】図6(5)で示されるパルスは図5(1)
のクロックの立ち上がりエッジ(t0)および図5
(2)のクロックの立ち下がりエッジ(t5)にて生成
され、図1において画像処理部8の出力データが010
1の場合にセレクタ9により出力される。
【0045】図6(6)で示されるパルスは図5(1)
のクロックの立ち上がりエッジ(t0)および図5
(3)のクロックの立ち下がりエッジ(t6)にて生成
され、図1において画像処理部8の出力データが011
0の場合にセレクタ9により出力される。
【0046】図6(7)で示されるパルスは図5(1)
のクロックの立ち上がりエッジ(t0)および図5
(4)のクロックの立ち下がりエッジ(t7)にて生成
され、図1において画像処理部8の出力データが011
1の場合にセレクタ9により出力される。
【0047】図6(8)で示されるパルスは図5(1)
のクロックの立ち上がりエッジ(t0)および図5
(5)のクロックの立ち下がりエッジ(t8)にて生成
され、図1において画像処理部8の出力データが100
0の場合にセレクタ9により出力される。
【0048】これにより、複数の遅延したクロックの位
相差から画像データに応じた幅のパルスを生成すること
ができ、パルス幅を高精度に制御することが可能にな
る。したがって、PWM方式の印字制御装置における階
調制御を高精度で行うことが可能になる。
【0049】なお、本実施の形態においては、周波数が
同一で位相の異なるクロックをデジタル的に生成するブ
ロックであるDDSが5個で構成される場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、DDSを増
やすほどパルス幅のステップを小さくすることができ
る。
【0050】また、本実施の形態では、位相の異なる2
つのクロックの立ち上がりエッジと立ち下りエッジから
パルスを生成した例を示したが、遅延したクロックの数
を増やし、クロックの立ち上がりエッジのみあるいはク
ロックの立ち下がりエッジのみを利用してもよい。
【0051】さらに、本実施の形態では、パルスは複数
の遅延したクロックの位相差から生成しているが、複数
の遅延したクロックの周波数を1画素を処理するドット
クロックの周波数と同一にすることで、1画素単位での
パルス幅の制御が容易に行えるので、ハードウェアでの
処理が容易になる。
【0052】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数の
遅延したクロックの位相差から画像データに応じた幅の
パルスを生成することができ、パルス幅を高精度に制御
することが可能になるという有効な効果が得られる。
【0053】これにより、PWM方式の印字制御装置に
おける階調制御を高精度で行うことが可能になるという
有効な効果が得られる。
【0054】複数の遅延したクロックの周波数を1画素
を処理するドットクロックの周波数と同一にすれば、1
画素単位でのパルス幅の制御が容易に行えるので、ハー
ドウェアでの処理が容易になるという有効な効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における印字制御装置を
示すブロック図
【図2】図1の印字制御装置におけるDDSを示す説明
【図3】図1の印字制御装置におけるアキュームレータ
およびLUTの動作を示す説明図
【図4】図1の印字制御装置に用いられる正弦波を示す
説明図
【図5】図1の印字制御装置の用いられるクロック信号
を示すタイミングチャート
【図6】図1の印字制御装置における出力パルス幅を示
すタイミングチャート
【符号の説明】
5 発振器(クロック発生手段) 9 セレクタ(パルス生成手段) 14,24,54 アキュームレータ(演算手段) 15,25,55 メモリ「LUT」 16,26,56 D/A変換器(変換手段) 17,27,57 ローパスフィルタ(フィルタ手段) 18,28,58 コンパレータ(比較手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C262 AA05 AA17 AB07 BB01 BB10 BB44 BB46 BB47 GA10 GA12 GA21 GA22 GA24 2C362 CA09 CB75 CB77 5C074 AA05 BB26 DD07 DD16 EE06 5C077 LL19 NN17 NP05 PP01 PP48 PQ04 PQ12 PQ20 PQ23 RR01 TT03 TT06 5J022 AB01 BA01 CA07 CD02 CD06 CE03 CE05 CE08 CF01 CF03 CG01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定周波数のクロックを発生するクロック
    発生手段と、 前記クロック発生手段からのクロックを参照クロックと
    して、一定の値ずつ出力が変化する複数の演算手段と、 所定の位相に対する振幅値を参照テーブルとして記憶す
    る複数の記憶手段と、 複数の前記演算手段の出力をアドレスとして、各々の前
    記記憶手段から読み出されたデジタル値をアナログ値に
    変換する複数の変換手段と、 複数の前記変換手段の出力の高周波成分をカットする複
    数のフィルタ手段と、 複数の前記フィルタ手段の各々の出力のアナログ値を比
    較する複数の比較手段と、 複数の前記記憶手段の読み出し開始アドレスを各々所定
    の値だけずらすことにより位相の異なる複数の遅延した
    クロックを生成し、これらのクロックの位相差から画像
    データに応じた幅のパルスを生成するパルス生成手段と
    を有することを特徴とする印字制御装置。
  2. 【請求項2】遅延した複数の前記クロックは、1画素を
    処理するドットクロックの周波数と同一であることを特
    徴とする請求項1記載の印字制御装置。
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