CN113054957A - 脉频调制电路及脉频调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脉频调制电路及脉频调制方法。该脉频调制电路包含至少一充电调频电流产生电路、充电电流源电路、充电开关、电力储存电路、至少一放电调频电流产生电路、放电电流源电路、放电开关及充放电控制信号产生电路。各充/放电调频电流产生电路用以将对应的充/放电信号转换为充/放电调频电流，充/放电电流源电路根据充/放电调频电流而产生充/放电电流，以对该电力储存电路充/放电，进而产生脉频调制信号。充放电控制信号产生电路用以根据脉频调制信号，产生充/放电控制信号，以控制充/放电开关，决定充/放电电流是否流经充/放电开关。

Description

脉频调制电路及脉频调制方法

技术领域

本发明涉及一种脉频调制电路，特别是指一种具有多组输入参数的脉频调制电路。本发明还涉及用于脉频调制电路中的脉频调制方法。

背景技术

请参阅图1，图1显示一种现有技术的脉频调制电路(脉频调制电路1000)示意图。脉频调制电路1000用以将输入电压信号IN1’转换为具有调制频率的脉频调制信号S1’。如图1所示，经由充放电控制信号产生电路10操作开关SW1’及开关SW2’，以对电容C1’进行充放电，进而使得电容C1’输出脉频调制信号S1’，由于脉频调制信号相较于直流电压或电流信号，在传送与转换的过程中，鉴别率较高，不易失真，也较不易受到噪声干扰，因此在许多的应用中，通过将输入电压信号IN1’转换为脉频调制信号S1’，可处理/传送/放大各种例如血压、血糖、心跳频率等相对较微弱的输入信号。

图1所示的现有技术，虽能将微小的电压信号，转换为脉频调制信号，但其缺点在于，仅能根据单一输入信号，控制充电开关，而决定脉频调制信号；而无法分别以不同参数，控制开关SW1’及开关SW2’，以产生脉频调制信号。

本发明相较于图1的现有技术，其优点在于，本发明的脉频调制电路可分别以不同输入电压信号，调制充电与放电的时间，以达到脉冲调频的目的，而可同时处理多组输入参数，例如：温度、压力、亮度或声音等，由此控制直流马达、喇叭或LED亮度等。本发明也有关于脉频调制方法。

发明内容

就其中一个观点而言，本发明提供了一种脉频调制(pulse frequencymodulation，PFM)电路，包含：至少一充电调频电流产生电路，各充电调频电流产生电路用以将对应的一充电信号转换为一充电调频电流；一充电电流源电路，与该充电调频电流产生电路耦接，用以接收该充电调频电流，而产生一充电电流；一充电开关，与该充电电流源电路耦接，用以根据一充电信号而操作，以决定该充电电流流经该充电开关；一电力储存电路，与该充电开关耦接，用以接收该充电电流而充电；至少一放电调频电流产生电路，各放电调频电流产生电路用以将对应的一放电信号转换为一放电调频电流；一放电电流源电路，与该放电调频电流产生电路耦接，用以接收该放电调频电流，而产生一放电电流；一放电开关，与该放电电流源电路及该电力储存元件耦接，用以根据一放电信号而操作，以决定该放电电流自该电力储存电路流经该放电开关，而对该电力储存电路放电；以及一充放电控制信号产生电路，与该充电开关及该放电开关耦接，用以根据对该电力储存电路充放电而产生的一脉频调制信号，产生该充电信号与该放电信号。

在一较佳实施例中，该充电调频电流产生电路包括一电压电流转换电路，用以将对应的该充电信号转换为该充电调频电流。

在一较佳实施例中，该充电电流源电路包括一电流镜电路，用以接收该充电调频电流，而产生该充电电流。

在一较佳实施例中，该放电调频电流产生电路包括一电压电流转换电路，用以将对应的该放电信号转换为该放电调频电流。

在一较佳实施例中，该放电电流源电路包括一电流镜电路，用以接收该放电调频电流，而产生该放电电流。

在一较佳实施例中，该放电电流源电路更根据该充电调频电流，产生该放电电流。

在一较佳实施例中，该充电调频电流产生电路的数量为多个，且该充电电流相关于多个该充电调频电流的总和。

在一较佳实施例中，该放电调频电流产生电路的数量为多个，且该放电电流相关于多个该放电调频电流的总和。

在一较佳实施例中，该脉频调制信号是具有调制频率的脉冲信号，该脉冲信号的调制频率相关于该充电信号与该放电信号。

就另一个观点而言，本发明也提供了一种脉频调制(pulsefrequencymodulation，PFM)方法，包含：将至少一充电信号分别转换为对应的一充电调频电流；将该充电调频电流，转换为一充电电流；根据一充电信号而操作一充电开关，以决定该充电电流流经该充电开关；接收该充电电流而对一电力储存电路充电；将至少一放电信号分别转换为对应的一放电调频电流；将该放电调频电流，转换为一放电电流；根据一放电信号而操作一放电开关，以决定该放电电流自该电力储存电路流经该放电开关，而对该电力储存电路放电；以及根据对该电力储存电路充放电而产生的一脉频调制信号，产生该充电信号与该放电信号。

以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1显示一种现有技术的脉频调制电路示意图。

图2显示本发明的脉频调制电路的一种实施例方块图。

图3A显示本发明的脉频调制电路的一种较具体的实施例示意图。

图3B显示对应于图3A的一种操作信号波形图。

图4显示本发明的脉频调制电路的一种较具体的实施例示意图。

图中符号说明

10 充放电控制信号产生电路

100，101 充电调频电流产生电路

1000 脉频调制电路

110，111，112 充电电流源电路

200，201 放电调频电流产生电路

2000 脉频调制电路

210，211，212 放电电流源电路

300 电力储存电路

3000 脉频调制电路

400 充放电控制信号产生电路

4000 脉频调制电路

C1，C1’ 电容

CM1-CM8 电流源

CM11-CM1n 电流源

CM61-CM6n 电流源

CS1 充电调频电流

CS11-CS1n 充电调频电流

CS1’ 总和充电调频电流

CS2，CS3 充电电流

DS4，DS5 放电电流

DS6 放电调频电流

DS8 电流

DS61-DS6n 放电调频电流

DS6’ 总和放电调频电流

f1，f2，f3，f4 频率

IN1 充电信号

IN11-IN1n 充电信号

IN1’ 输入电压信号

IN2 放电信号

IN21-IN2n 放电信号

S1 脉频调制信号

S1’ 脉冲信号

SW1 充电开关

SW1’ 开关

SW2 放电开关

SW2’ 开关

Vhigh 充电控制信号

Vlow 放电控制信号

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。

请参阅图2，图2显示本发明的脉频调制电路(脉频调制电路2000)的一种实施例方块图。在一实施例中，脉频调制电路2000包含：至少一充电调频电流产生电路100；充电电流源电路110，与充电调频电流产生电路100耦接；充电开关SW1，与充电电流源电路110耦接；电力储存电路300，与充电开关SW1耦接；至少一放电调频电流产生电路200；放电电流源电路210，与放电调频电流产生电路200耦接；放电开关SW2，与放电电流源电路210及电力储存电路300耦接；以及充放电控制信号产生电路400，与充电开关SW1及放电开关SW2耦接。

在一实施例中，如图2所示，各充电调频电流产生电路100用以将对应的充电信号IN1转换为充电调频电流CS1；充电电流源电路110用以接收充电调频电流CS1，而产生充电电流CS3；充电开关SW1用以根据充电控制信号Vhigh而操作，以决定充电电流CS3是否流经充电开关SW1；电力储存电路300用以接收充电电流CS3而充电；各放电调频电流产生电路200用以将对应的放电信号IN2转换为放电调频电流DS6；放电电流源电路210用以接收放电调频电流DS6，而产生放电电流DS5；放电开关SW2用以根据放电控制信号Vlow而操作，以决定放电电流DS5是否自电力储存电路300流经放电开关SW2，而对电力储存电路300放电；以及充放电控制信号产生电路400用以根据对电力储存电路300充放电而产生的脉频调制信号S1，产生充电控制信号Vhigh与放电控制信号Vlow。

本发明优于现有技术之处，其中的一点在于，在本发明中，脉频调制信号S1并非仅根据相关于充电电流CS3的输入信号IN1以调制频率，而更根据相关于放电电流DS5的输入信号IN2而调制频率。此外，通过多组输入信号，及其彼此间的运算，而控制电力储存电路300的充、放电时间，进而产生脉频调制信号S1。本发明可通过多组参数，视其应用需要而产生脉频调制信号S1，以大幅减少原本电压传输处理的噪声误动作，并且可以依据复杂系统电路的精确度需求，增加多个输入电压参数，完成多组参数输入的电压转换方波频率调制信号。

请参阅图3A，图3A显示本发明的脉频调制电路的一种较具体的实施例示意图(脉频调制电路3000)。在本实施例中，电力储存电路为电容C1。在一实施例中，充电调频电流产生电路100包括电压电流转换电路，用以将对应的充电信号IN1转换为充电调频电流CS1。在一实施例中，充电电流源电路111包括电流镜电路(如图3A所示，包括电流源CM1、CM2及CM3)，用以接收充电调频电流CS1，而镜像产生充电电流CS2及CS3。

在一实施例中，放电调频电流产生电路200包括电压电流转换电路，用以将对应的放电信号IN2转换为放电调频电流DS6。在一实施例中，放电电流源电路211包括电流镜电路(如图3A，包括电流源CM4及CM5)，用以接收放电调频电流DS6，而产生放电电流DS4及DS5。

请继续参阅图3A，在一实施例中，放电电流源电路211更根据基于充电调频电流CS1而产生的充电电流CS3，以产生放电电流DS4及DS5。详言之，在本实施例中，由于放电电流源电路211包括电流镜电路，在一较佳实施例中，放电电流DS4为充电电流CS3减去放电调频电流DS6的结果，而放电电流DS4经由电流镜电路产生放电电流DS5，故放电电流DS5与充电调频电流CS1相关。

请同时参阅图3A及图3B，图3B显示对应于图3A的一种操作信号波形图。在一实施例中，充电信号IN1固定不变，例如但不限于为固定位准的电压信号。充电调频电流产生电路100将固定电压位准的充电信号IN1，转换为固定电流位准的充电调频电流CS1。充电电流源电路111例如将充电调频电流CS1镜射为固定电流位准的充电调频电流CS2与CS3。

另一方面，放电信号IN2例如为如图3B所示的步阶信号，其例如为随时间改变位准的电压信号，放电调频电流产生电路200转换放电信号IN2为放电调频电流DS6。其中，放电调频电流DS6也为随时间改变电流位准的电流信号，且放电电流DS4为充电电流CS3减去放电调频电流DS6的结果。放电电流源电路211镜射放电电流DS4，产生放电电流DS5。而改变了电容C1放电的电流位准，因此改变了电容C1的放电时间，使得电容C1所产生的脉频调制信号S1的频率随的调制。在本实施例中，如图3B所示的具有调制频率的脉冲信号波形图。也就是说，当放电信号IN2的电压位准随着时间改变时，电容C1所产生的脉频调制信号S1的频率随的调制(如图3B的频率f1、f2、f3及f4)，频率变化波形的下降斜率也随之改变，因此本发明的脉频调制电路可通过对频率的调制而控制直流马达、喇叭等外部装置。

请参阅图4，图4显示本发明的脉频调制电路的一种较具体的实施例示意图(脉频调制电路4000)。在本实施例中，充电调频电流产生电路101具有多个电压电流转换电路。如图4所示，充电调频电流产生电路101包括电流源CM11至CM1n，对应多个充电信号IN11、IN12至IN1n，因此可处理多组充电信号(如图4所示的充电信号IN11、IN12至IN1n)，以产生其各自对应的充电调频电流(如图4所示的充电调频电流CS11至CS1n)。在本实施例中，总和充电调频电流CS1’相关于多个充电调频电流CS11至CS1n的总和。

在本实施例中，放电调频电流产生电路201具有多个电压电流转换电路，如图4所示，放电调频电流产生电路201包括电流源CM61至CM6n，对应多个放电信号IN21、IN22至IN2n，因此可处理多组放电信号(如图4所示的放电信号IN21、IN22至IN2n)，以产生其各自对应的放电调频电流(如图4所示的放电调频电流DS61至DS6n)。在本实施例中，总和放电调频电流DS6’相关于多个放电调频电流DS61至DS6n的总和。

在本实施例中，充电电流源电路112例如包括电流镜电路(如图4所示，电流镜电路包括电流源CM1及CM2)，总和充电调频电流CS1’经由电流镜电路镜像产生充电电流CS2。放电电流源电路212包括电流镜电路(如图4所示，电流镜电路包括电流源CM5、CM6、CM7及CM8)，总和放电调频电流DS6’经由电流镜电路镜像产生电流DS8，电流DS8再经由电流镜电路镜像产生放电电流DS5。

充放电控制信号产生电路400根据对电力储存电路(在本实施例中为电容C1)充放电而产生的脉频调制信号S1，产生充电控制信号Vhigh与放电控制信号Vlow，分别控制充电开关SW1与放电开关SW2，而产生脉频调制信号S1。充电控制信号Vhigh与放电控制信号Vlow大致上为彼此反相的信号，以避免同时导通。举例而言，当脉频调制信号S1降低至一预设第一阈值，例如但不限于为0V或接地电位，导通充电开关SW1，不导通放电开关SW2，以对电容C1充电；而在脉频调制信号S1上升至一预设第二阈值，不导通充电开关SW1，导通放电开关SW2，以对电容C1放电，并以电容C1的跨压，作为脉频调制信号S1。

在一实施例中，脉频调制信号S1是具有调制频率的脉冲信号，脉冲信号的调制频率相关于充电信号IN11至IN1n以及放电信号IN21至IN2n。举例而言，当总和充电调频电流CS1’增加，则充电电流CS2增加，使得电容C1的输出频率变快；当总和充电调频电流CS1’减小，则充电电流CS2减小，使得电容C1的输出频率变慢。当总和放电调频电流DS6’减小，则放电电流DS5减小，使得电容C1的输出频率变慢；当总和放电调频电流DS6’增加，则放电电流DS5增加，使得电容C1的输出频率变快。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，使本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (14)

1.一种脉频调制电路，包含：

至少一充电调频电流产生电路，各充电调频电流产生电路用以将对应的一充电信号转换为一充电调频电流；

一充电电流源电路，与该充电调频电流产生电路耦接，用以接收该充电调频电流，而产生一充电电流；

一充电开关，与该充电电流源电路耦接，用以根据一充电控制信号而操作，以决定该充电电流流经该充电开关；

一电力储存电路，与该充电开关耦接，用以接收该充电电流而充电；

至少一放电调频电流产生电路，各放电调频电流产生电路用以将对应的一放电信号转换为一放电调频电流；

一放电电流源电路，与该放电调频电流产生电路耦接，用以接收该放电调频电流，而产生一放电电流；

一放电开关，与该放电电流源电路及该电力储存元件耦接，用以根据一放电控制信号而操作，以决定该放电电流自该电力储存电路流经该放电开关，而对该电力储存电路放电；以及

一充放电控制信号产生电路，与该充电开关及该放电开关耦接，用以根据对该电力储存电路充放电而产生的一脉频调制信号，产生该充电控制信号与该放电控制信号。

2.如权利要求1所述的脉频调制电路，其中该充电调频电流产生电路包括一电压电流转换电路，用以将对应的该充电信号转换为该充电调频电流。

3.如权利要求1所述的脉频调制电路，其中该充电电流源电路包括一电流镜电路，用以接收该充电调频电流，而产生该充电电流。

4.如权利要求1所述的脉频调制电路，其中该放电调频电流产生电路包括一电压电流转换电路，用以将对应的该放电信号转换为该放电调频电流。

5.如权利要求1所述的脉频调制电路，其中该放电电流源电路包括一电流镜电路，用以接收该放电调频电流，而产生该放电电流。

6.如权利要求1所述的脉频调制电路，其中该放电电流源电路更根据该充电调频电流，产生该放电电流。

7.如权利要求1所述的脉频调制电路，其中该充电调频电流产生电路的数量为多个，且该充电电流相关于多个该充电调频电流的总和。

8.如权利要求1所述的脉频调制电路，其中该放电调频电流产生电路的数量为多个，且该放电电流相关于多个该放电调频电流的总和。

9.如权利要求1所述的脉频调制电路，其中该脉频调制信号是具有调制频率的脉冲信号，该脉冲信号的调制频率相关于该充电信号与该放电信号。

10.一种脉频调制方法，包含：

将至少一充电信号分别转换为对应的一充电调频电流；

将该充电调频电流，转换为一充电电流；

根据一充电信号而操作一充电开关，以决定该充电电流流经该充电开关；

接收该充电电流而对一电力储存电路充电；

将至少一放电信号分别转换为对应的一放电调频电流；

将该放电调频电流，转换为一放电电流；

根据一放电信号而操作一放电开关，以决定该放电电流自该电力储存电路流经该放电开关，而对该电力储存电路放电；以及

根据对该电力储存电路充放电而产生的一脉频调制信号，产生该充电信号与该放电信号。

11.如权利要求10所述的脉频调制方法，其中该放电电流更相关于该充电调频电流。

12.如权利要求10所述的脉频调制方法，其中该充电调频电流的数量为多个，且该充电电流相关于多个该充电调频电流的总和。

13.如权利要求10所述的脉频调制方法，其中该放电调频电流的数量为多个，且该放电电流相关于多个该充电调频电流的总和。

14.如权利要求10所述的脉频调制方法，其中该脉频调制信号是具有调制频率的脉冲信号，该脉冲信号的调制频率相关于该充电信号与该放电信号。

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