JP2710701B2 - Pwm変調回路 - Google Patents
Pwm変調回路Info
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- JP2710701B2 JP2710701B2 JP3085415A JP8541591A JP2710701B2 JP 2710701 B2 JP2710701 B2 JP 2710701B2 JP 3085415 A JP3085415 A JP 3085415A JP 8541591 A JP8541591 A JP 8541591A JP 2710701 B2 JP2710701 B2 JP 2710701B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R7/00—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement
- G01R7/04—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement for forming a quotient
- G01R7/06—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement for forming a quotient moving-iron type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R7/00—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement
- G01R7/04—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement for forming a quotient
- G01R7/08—Instruments capable of converting two or more currents or voltages into a single mechanical displacement for forming a quotient moving-coil type, e.g. crossed-coil type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PWM変調回路、特に
互いに直交する2つのコイルに通電することにより発生
する磁界によって所望の角度方位を与えるクロスコイル
メータを駆動するメータ駆動装置に用いられるPWM変
調回路に関する。
互いに直交する2つのコイルに通電することにより発生
する磁界によって所望の角度方位を与えるクロスコイル
メータを駆動するメータ駆動装置に用いられるPWM変
調回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、互いに直交する2つの励磁コイル
に電流を流して磁界を発生させ、この磁界により回動可
能に指示された磁石にトルクを与えて所望の角度方位を
指示するクロスコイルメータが知られており、このクロ
スコイルメータは自動車などのスピードメータ、タコメ
ータ等に用いられている。
に電流を流して磁界を発生させ、この磁界により回動可
能に指示された磁石にトルクを与えて所望の角度方位を
指示するクロスコイルメータが知られており、このクロ
スコイルメータは自動車などのスピードメータ、タコメ
ータ等に用いられている。
【0003】図5および図6にこのクロスコイルメータ
の概略構成図を示す。
の概略構成図を示す。
【0004】互いに直交するように配置された2つの励
磁コイルLS,LCは、スピード等の入力量に応じたパ
ルス電流が通電されることにより所望の角度方位に磁界
を発生し、回動自在に支持された永久磁石Mが2つの励
磁コイルLS,LCで発生した磁界によってトルクを受
ける。
磁コイルLS,LCは、スピード等の入力量に応じたパ
ルス電流が通電されることにより所望の角度方位に磁界
を発生し、回動自在に支持された永久磁石Mが2つの励
磁コイルLS,LCで発生した磁界によってトルクを受
ける。
【0005】すると、この永久磁石Mに固定された指示
針は図6に示すように測定されるべき物理量(図6にお
いてはスピード)が表示されたメータ指示板の所定位置
を示すように基準位置からθだけ移動し、入力量に応じ
た指示値を示す。
針は図6に示すように測定されるべき物理量(図6にお
いてはスピード)が表示されたメータ指示板の所定位置
を示すように基準位置からθだけ移動し、入力量に応じ
た指示値を示す。
【0006】自動車等のスピードメータに用いられるク
ロスコイルメータを駆動するメータ駆動装置は、一般
に、入力量、例えばスピードに応じて周波数の変化する
パルス信号を入力し、また基準クロック発生手段で発生
される基準クロック信号を入力し、パルス信号の1周期
をこの基準クロック信号のパルスでカウントして周波数
を算出する。
ロスコイルメータを駆動するメータ駆動装置は、一般
に、入力量、例えばスピードに応じて周波数の変化する
パルス信号を入力し、また基準クロック発生手段で発生
される基準クロック信号を入力し、パルス信号の1周期
をこの基準クロック信号のパルスでカウントして周波数
を算出する。
【0007】そして、算出された周波数に応じた電流を
パルス幅変調(PWM)し、前記互いに直交するように
配置された2つの励磁コイルLS,LCに流す。
パルス幅変調(PWM)し、前記互いに直交するように
配置された2つの励磁コイルLS,LCに流す。
【0008】この際、パルス幅変調(PWM)の波形は
図7に示すようになっている。
図7に示すようになっている。
【0009】入力パルス信号の周波数に応じた電流を励
磁コイルLS,LCに流すためには、予め幾つかの入力
量値Sに対するメータ振れ角θを決めておき、これらの
値(S,θ)をROMに記憶させておく。そして、メー
タ指示すべき入力量値Sに応じたメータ振れ角θを算出
する際には、ROMからパラメータを読み出し、予め記
憶させてある所定の式にしたがってθを算出し、算出し
たθに応じて所定の演算処理を行って電流を流す(特願
平1−332280号参照)。
磁コイルLS,LCに流すためには、予め幾つかの入力
量値Sに対するメータ振れ角θを決めておき、これらの
値(S,θ)をROMに記憶させておく。そして、メー
タ指示すべき入力量値Sに応じたメータ振れ角θを算出
する際には、ROMからパラメータを読み出し、予め記
憶させてある所定の式にしたがってθを算出し、算出し
たθに応じて所定の演算処理を行って電流を流す(特願
平1−332280号参照)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、クロス
コイルメータは励磁コイルLSとLCにPWM変調をし
た電流、つまり図7に示されるような電流を流すため、
励磁コイルLS、LCに発生する磁界もPWMの周期と
同じ周期で変化する。そして、メータの機械系がこの磁
界の変化により加振され、このとき、磁界変化の周波数
と機械系の共振周波数が一致すると機械系が共振し音鳴
りが発生する。
コイルメータは励磁コイルLSとLCにPWM変調をし
た電流、つまり図7に示されるような電流を流すため、
励磁コイルLS、LCに発生する磁界もPWMの周期と
同じ周期で変化する。そして、メータの機械系がこの磁
界の変化により加振され、このとき、磁界変化の周波数
と機械系の共振周波数が一致すると機械系が共振し音鳴
りが発生する。
【0011】この音鳴りを防止するためには磁界変化の
基本周波数を人間の可聴周波数範囲の外、一般的には2
0kHz以上にする必要がある。したがって、PWM信
号の1周期を50μ秒(=1/20kHz)とする必要
があり、この周期で10ビット(=1024)の分解能
を得ようとすれば、基準クロックは48n秒(=50μ
秒/1024)すなわち20.5MHzとなる。
基本周波数を人間の可聴周波数範囲の外、一般的には2
0kHz以上にする必要がある。したがって、PWM信
号の1周期を50μ秒(=1/20kHz)とする必要
があり、この周期で10ビット(=1024)の分解能
を得ようとすれば、基準クロックは48n秒(=50μ
秒/1024)すなわち20.5MHzとなる。
【0012】20MHz以上で作動するCMOS回路を
設計することは不可能ではないが、6.144MHzと
動作周波数を1/3以下にした方が設計がはるかに容易
になり、回路全体も小型にできる。
設計することは不可能ではないが、6.144MHzと
動作周波数を1/3以下にした方が設計がはるかに容易
になり、回路全体も小型にできる。
【0013】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、従来使用されているPWM変調回路に大幅な設計
変更を加えず、現在広く普及しているCMOSを使用し
て音鳴りを減少せしめるPWM変調回路を提供すること
を目的とする。
あり、従来使用されているPWM変調回路に大幅な設計
変更を加えず、現在広く普及しているCMOSを使用し
て音鳴りを減少せしめるPWM変調回路を提供すること
を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のPWM変調回路は、基準クロック信号を発
生する基準クロック発生器と、基準クロック発生器から
出力される基準クロックをカウントするバイナリカウン
タと、制御手段から出力される指示値を記録するレジス
タと、バイナリカウンタの出力とレジスタの出力とを比
較し、比較結果に応じて2値出力する比較器と、前記基
準クロックが入力される前記バイナリカウンタの入力ビ
ット位置を切り換え可能とする基準クロック入力位置切
り換え部と、を備えている。そして、前記基準クロック
入力位置の切り換えによって、バイナリカウンタの最上
位側から前記基準クロック入力位置に応じた数のビット
を最下位側のビットへ、またその他のビットは順次最上
位側へ移行することによって、バイナリカウンタの出力
値を前記移行したビット数だけシフト可能とした。
に、本発明のPWM変調回路は、基準クロック信号を発
生する基準クロック発生器と、基準クロック発生器から
出力される基準クロックをカウントするバイナリカウン
タと、制御手段から出力される指示値を記録するレジス
タと、バイナリカウンタの出力とレジスタの出力とを比
較し、比較結果に応じて2値出力する比較器と、前記基
準クロックが入力される前記バイナリカウンタの入力ビ
ット位置を切り換え可能とする基準クロック入力位置切
り換え部と、を備えている。そして、前記基準クロック
入力位置の切り換えによって、バイナリカウンタの最上
位側から前記基準クロック入力位置に応じた数のビット
を最下位側のビットへ、またその他のビットは順次最上
位側へ移行することによって、バイナリカウンタの出力
値を前記移行したビット数だけシフト可能とした。
【0015】
【作用】本発明のPWM変調回路は以上のような構成を
有しており、1周期のPWM信号を複数に分割し、出力
することによりPWM信号の主成分の周波数を高くする
ことができる。したがって、励磁コイルLS 、LC によ
り発生する磁界の変化の主成分の周波数を高くすること
ができる。さらに、基準クロック入力位置を切り換える
ことによって、シフトするビット数を変更することがで
きる。
有しており、1周期のPWM信号を複数に分割し、出力
することによりPWM信号の主成分の周波数を高くする
ことができる。したがって、励磁コイルLS 、LC によ
り発生する磁界の変化の主成分の周波数を高くすること
ができる。さらに、基準クロック入力位置を切り換える
ことによって、シフトするビット数を変更することがで
きる。
【0016】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。
する。
【0017】図1は本実施例の構成ブロック図である。
【0018】PWM変調回路は、基準クロック信号
(6.144MHz)を発生する基準クロック発生器1
0を有しており、基準クロック発生器10には基準クロ
ック信号が入力される10ビットのバイナリカウンタ1
2が接続されている。
(6.144MHz)を発生する基準クロック発生器1
0を有しており、基準クロック発生器10には基準クロ
ック信号が入力される10ビットのバイナリカウンタ1
2が接続されている。
【0019】また、PWM変調回路は、制御手段として
の制御用コントローラ14を有しており、制御用コント
ローラ14には、制御用コントローラ14から出力され
る指示値を記録するsinレジスタ16およびcosレ
ジスタ18が接続されている。 そして、sinレジス
タ16とバイナリカウンタ12とには、sinレジスタ
16の出力とバイナリカウンタ12の出力とを比較して
sinレジスタ16の出力がバイナリカウンタ12の出
力以下の場合に「L」信号を出力しまたsinレジスタ
16の出力がバイナリカウンタ12の出力を越える場合
に「H」信号を出力するsin比較器20が接続されて
おり、cosレジスタ18とバイナリカウンタ12とに
は、cosレジスタ18の出力とバイナリカウンタ12
の出力とを比較してcosレジスタ18の出力がバイナ
リカウンタ12の出力以下の場合に「L」信号を出力し
またcosレジスタ18の出力がバイナリカウンタ12
の出力を越える場合に「H」信号を出力するcos比較
器22が接続されている。
の制御用コントローラ14を有しており、制御用コント
ローラ14には、制御用コントローラ14から出力され
る指示値を記録するsinレジスタ16およびcosレ
ジスタ18が接続されている。 そして、sinレジス
タ16とバイナリカウンタ12とには、sinレジスタ
16の出力とバイナリカウンタ12の出力とを比較して
sinレジスタ16の出力がバイナリカウンタ12の出
力以下の場合に「L」信号を出力しまたsinレジスタ
16の出力がバイナリカウンタ12の出力を越える場合
に「H」信号を出力するsin比較器20が接続されて
おり、cosレジスタ18とバイナリカウンタ12とに
は、cosレジスタ18の出力とバイナリカウンタ12
の出力とを比較してcosレジスタ18の出力がバイナ
リカウンタ12の出力以下の場合に「L」信号を出力し
またcosレジスタ18の出力がバイナリカウンタ12
の出力を越える場合に「H」信号を出力するcos比較
器22が接続されている。
【0020】なお、バイナリカウンタ12とsin比較
器20とは、バイナリカウンタ12の最上位から2ビッ
トを最下位側の2ビットへと移行し全体を2ビットシフ
トして接続されており、これにより比較器20の1周期
における出力を4分割して出力するようになっている。
器20とは、バイナリカウンタ12の最上位から2ビッ
トを最下位側の2ビットへと移行し全体を2ビットシフ
トして接続されており、これにより比較器20の1周期
における出力を4分割して出力するようになっている。
【0021】同様に、バイナリカウンタ12とcos比
較器22とは、バイナリカウンタ12の最上位から2ビ
ットを最下位側の2ビットへと移行し全体を2ビットシ
フトして接続されており、これにより比較器22の1周
期における出力を4分割して出力するようになってい
る。
較器22とは、バイナリカウンタ12の最上位から2ビ
ットを最下位側の2ビットへと移行し全体を2ビットシ
フトして接続されており、これにより比較器22の1周
期における出力を4分割して出力するようになってい
る。
【0022】また、sin比較器20と制御用コントロ
ーラ14とには、sin比較器20の出力の符号を決定
するステアリングロジック24が接続されており、ステ
アリングロジック24にはクロスコイルメータ26のs
in励磁コイル28を駆動するドライバ30が接続され
ている。
ーラ14とには、sin比較器20の出力の符号を決定
するステアリングロジック24が接続されており、ステ
アリングロジック24にはクロスコイルメータ26のs
in励磁コイル28を駆動するドライバ30が接続され
ている。
【0023】同様に、cos比較器22と制御用コント
ローラ14とには、cos比較器22の出力の符号を決
定するステアリングロジック32が接続されており、ス
テアリングロジック32にはクロスコイルメータ26の
cos励磁コイル34を駆動するドライバ36が接続さ
れている。
ローラ14とには、cos比較器22の出力の符号を決
定するステアリングロジック32が接続されており、ス
テアリングロジック32にはクロスコイルメータ26の
cos励磁コイル34を駆動するドライバ36が接続さ
れている。
【0024】なお、メータの第1象限はsin正、co
s正とし、第2象限はsin正、cos負、第3象限は
sin負、cos負、第4象限はsin負、cos正と
決定することにより象限を決定する(図2参照)。
s正とし、第2象限はsin正、cos負、第3象限は
sin負、cos負、第4象限はsin負、cos正と
決定することにより象限を決定する(図2参照)。
【0025】ついで、本実施例の作用について説明す
る。
る。
【0026】制御用コントローラ14は、メータ指示の
sin成分をsinレジスタ16に入力すると共にco
s成分をcosレジスタ18に入力する。
sin成分をsinレジスタ16に入力すると共にco
s成分をcosレジスタ18に入力する。
【0027】そして、基準クロック発生器10より基準
クロック信号(6.144MHz)を発生し、基準クロ
ック信号を10ビットのバイナリカウンタ12に入力し
てカウントする。
クロック信号(6.144MHz)を発生し、基準クロ
ック信号を10ビットのバイナリカウンタ12に入力し
てカウントする。
【0028】それから、sin比較器20は、sinレ
ジスタ16の出力とバイナリカウンタ12の出力とを比
較し、sinレジスタ16の出力がバイナリカウンタ1
2の出力以下の場合に「L」信号を出力しまたsinレ
ジスタ16の出力がバイナリカウンタ12の出力を越え
る場合に「H」信号を出力する。
ジスタ16の出力とバイナリカウンタ12の出力とを比
較し、sinレジスタ16の出力がバイナリカウンタ1
2の出力以下の場合に「L」信号を出力しまたsinレ
ジスタ16の出力がバイナリカウンタ12の出力を越え
る場合に「H」信号を出力する。
【0029】例として402カウント「H」信号を出力
する場合を図3(A)に示す。この波形の示す関数をf
(t)とする。
する場合を図3(A)に示す。この波形の示す関数をf
(t)とする。
【0030】本発明では最上位から2ビットを最下位側
の2ビットとし、全体を2ビットシフトした構成となっ
ているため、図3(B)のように101、101、10
0、100とf(t)の波形を4分割した波形となる。
この波形の示す関数をg(t)とする。
の2ビットとし、全体を2ビットシフトした構成となっ
ているため、図3(B)のように101、101、10
0、100とf(t)の波形を4分割した波形となる。
この波形の示す関数をg(t)とする。
【0031】このg(t)の基本周波数成分(6kH
z)及び2次,3次高周波成分の振幅は非常に小さなも
のとなり、4次高周波成分(24kHz)以上が主成分
となる。したがって、PWM波形の主成分を6kHzか
ら24kHzと可聴範囲の外に設定することが可能とな
る。このとき、PWM変調回路は最上位2ビットを最下
位側へ移し、全体を2ビットシフトしていることだけが
変更点であり、その他の構成は従来に比し全く変更され
ていない。
z)及び2次,3次高周波成分の振幅は非常に小さなも
のとなり、4次高周波成分(24kHz)以上が主成分
となる。したがって、PWM波形の主成分を6kHzか
ら24kHzと可聴範囲の外に設定することが可能とな
る。このとき、PWM変調回路は最上位2ビットを最下
位側へ移し、全体を2ビットシフトしていることだけが
変更点であり、その他の構成は従来に比し全く変更され
ていない。
【0032】以上のようにして得られたsin比較器2
0の出力はステアリングロジック24に入力され、制御
用コントローラ14から出力される象限切り換え信号1
00と合成され、sin側出力の符号が決定される。
0の出力はステアリングロジック24に入力され、制御
用コントローラ14から出力される象限切り換え信号1
00と合成され、sin側出力の符号が決定される。
【0033】以上、sin比較器20について述べた
が、cos比較器22についても全く同様であり、4分
割されたPWM波形を得ることができ、更にこの出力は
ステアリングロジック32に入力され、制御用コントロ
ーラ14から出力される象限切り換え信号100と合成
され、cos側出力の符号が決定される。
が、cos比較器22についても全く同様であり、4分
割されたPWM波形を得ることができ、更にこの出力は
ステアリングロジック32に入力され、制御用コントロ
ーラ14から出力される象限切り換え信号100と合成
され、cos側出力の符号が決定される。
【0034】そして、ドライバ30によりステアリング
ロジック24の出力に応じた電流をsin励磁コイル2
8に流すと共に、ドライバ36によりステアリングロジ
ック32の出力に応じた電流をcos励磁コイル34に
流し、メータ指示を行う。
ロジック24の出力に応じた電流をsin励磁コイル2
8に流すと共に、ドライバ36によりステアリングロジ
ック32の出力に応じた電流をcos励磁コイル34に
流し、メータ指示を行う。
【0035】なお、上述実施例においてはバイナリカウ
ンタ12の最上位から2ビットを最下位側の2ビットに
移し接続して比較器の1周期における出力を4分割して
出力するようになっていたが、本発明はシフトするビッ
トの数を2ビットに限定するものではない。
ンタ12の最上位から2ビットを最下位側の2ビットに
移し接続して比較器の1周期における出力を4分割して
出力するようになっていたが、本発明はシフトするビッ
トの数を2ビットに限定するものではない。
【0036】また、PWM変調回路を図4に示すように
構成すると、ビット入れ換え信号Sを基準クロック入力
位置切り換え部101に入力し、基準クロックのカウン
タへの入力位置を切り換え、バイナリカウンタ112の
最上位から0〜3ビットのうち所望の数のビットを最下
位側のビットへ移行し、全体を所望のビット数シフトす
ることが可能になる。なお、図4の比較器120、レジ
スタ116は、各々図1のsin比較器20とsinレ
ジスタ16と同一の構成を有するものである。
構成すると、ビット入れ換え信号Sを基準クロック入力
位置切り換え部101に入力し、基準クロックのカウン
タへの入力位置を切り換え、バイナリカウンタ112の
最上位から0〜3ビットのうち所望の数のビットを最下
位側のビットへ移行し、全体を所望のビット数シフトす
ることが可能になる。なお、図4の比較器120、レジ
スタ116は、各々図1のsin比較器20とsinレ
ジスタ16と同一の構成を有するものである。
【0037】
【発明の効果】以上説明説明したように、本発明のPW
M変調回路は、バイナリカウンタの最上位から所望の数
のビットを最下位側のビットへ移し、残りのビットを全
体にシフトし、比較器の1周期における出力を複数に分
割して出力するように構成したので、10ビットの分解
能を保ちながらPWM波形の主周波数成分の周波数を可
聴周波数範囲外に設定し、クロスコイルメータの共振に
よる音鳴りを可聴範囲外にすることができる。
M変調回路は、バイナリカウンタの最上位から所望の数
のビットを最下位側のビットへ移し、残りのビットを全
体にシフトし、比較器の1周期における出力を複数に分
割して出力するように構成したので、10ビットの分解
能を保ちながらPWM波形の主周波数成分の周波数を可
聴周波数範囲外に設定し、クロスコイルメータの共振に
よる音鳴りを可聴範囲外にすることができる。
【図1】本発明に係わるPWM変調回路の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図2】本発明の実施例に係わるステアリングロジック
における符号の正負を示す図である。
における符号の正負を示す図である。
【図3】本発明に係わるPWM変調回路の動作を示す図
である。
である。
【図4】本発明に係わるPWM変調回路の他の実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図5】従来の励磁コイルを示す図である。
【図6】従来のクロスコイルメータを示す図である。
【図7】従来のPWM出力波形を示す図である。
10 基準クロック発生器 12 バイナリカウンタ 16 sinレジスタ 18 cosレジスタ 20 sin比較器 22 cos比較器
Claims (1)
- 【請求項1】 基準クロック信号を発生する基準クロッ
ク発生器と、 基準クロック発生器から出力される基準クロックをカウ
ントするバイナリカウンタと、 制御手段から出力される指示値を記録するレジスタと、 バイナリカウンタの出力とレジスタの出力とを比較し、
比較結果に応じて2値出力する比較器と、 前記基準クロックが入力される前記バイナリカウンタの
入力ビット位置を切り換え可能とする基準クロック入力
位置切り換え部と、 を備え、前記基準クロック入力位置の切り換えによっ
て、バイナリカウンタの最上位側から前記基準クロック
入力位置に応じた数のビットを最下位側のビットへ、ま
たその他のビットは順次最上位側へ移行することによっ
て、バイナリカウンタの出力値を前記移行したビット数
だけシフト操作し、PWM波形の主成分の周波数を、移
行したビット数に応じて高くすることを特徴とするPW
M変調回路。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3085415A JP2710701B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Pwm変調回路 |
US07/867,449 US5291126A (en) | 1991-04-17 | 1992-04-13 | Pulse width modulation driving circuit for a cross coil meter |
EP92106530A EP0509484B1 (en) | 1991-04-17 | 1992-04-15 | PWM modulation circuit for a cross-coil meter driver |
DE69212202T DE69212202T2 (de) | 1991-04-17 | 1992-04-15 | Pulsbreiten-Modulationschaltung für die Ansteuerung eines Kreuzspulanzeigeinstrumentes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3085415A JP2710701B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Pwm変調回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04318469A JPH04318469A (ja) | 1992-11-10 |
JP2710701B2 true JP2710701B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
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