CN114724501B - 一种led显示器及其脉冲宽度调制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脉冲宽度调制系统，考虑到锁相环可以通过提升频率的方式将时钟信号的脉宽缩小，因此本申请藉由锁相环中滤波器输出的控制电压，经过外部设置的与锁相环中压控延迟器构造相同的第二压控延迟器，可以将原始PWM信号的相位后移预设延时时长(小于一个时钟信号周期)得到待叠加信号，如此一来，将待叠加信号与原始PWM信号叠加便可生成脉宽为原始PWM信号脉宽与预设延时时长之和的目标PWM信号，使得LED的驱动电流“每周期内的高电平时长”可以进行更小步阶的调节，有利于提升LED显示器的显示细腻度。本发明还公开了一种LED显示器，具有如上脉冲宽度调制系统相同的有益效果。

Description

一种LED显示器及其脉冲宽度调制系统
技术领域
本发明涉及脉宽调制领域，特别是涉及一种脉冲宽度调制系统，本发明还涉及一种LED显示器。
背景技术
LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)的驱动电流每周期内的高电平时长通常取决于PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，PWM信号的脉宽通常为“产生该PWM信号的数字电路的最小工作周期”的正整数倍，这就导致LED的驱动电流“每周期内的高电平时长”仅仅可以在上述“最小工作周期”的正整数倍上进行调整，调整步阶较大，影响了LED显示器的显示细腻度。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种脉冲宽度调制系统，使得LED的驱动电流“每周期内的高电平时长”可以进行更小步阶的调节，有利于提升LED显示器的显示细腻度；本发明的另一目的是提供一种包括上述脉冲宽度调制系统的LED显示器，使得LED的驱动电流“每周期内的高电平时长”可以进行更小步阶的调节，有利于提升LED显示器的显示细腻度。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种脉冲宽度调制系统，包括：
时钟信号生成电路，用于生成时钟信号；
脉冲生成电路，用于生成脉宽为所述时钟信号的周期的预设整数倍的原始脉冲宽度调制PWM信号；
锁相环，用于根据所述时钟信号生成控制电压；
与所述锁相环中的第一压控延迟器构造相同的第二压控延迟器，用于在所述锁相环中滤波器输出的所述控制电压的激励下，将所述原始PWM信号的相位后移预设延时时长并得到待叠加信号；
逻辑控制装置，用于将所述待叠加信号与所述原始PWM信号叠加，生成脉宽为所述原始PWM信号脉宽与所述预设延时时长之和的目标PWM信号；
其中，所述预设延时时长为时钟信号周期的至/>中的一者，N为预设正整数。
优选地，所述第二压控延迟器以及所述逻辑控制装置共同组成脉宽调制电路；
所述脉宽调制电路为多个，与各个发光二极管LED的电流驱动电路一一对应。
优选地，所述锁相环为延迟锁相环DLL。
优选地，所述预设正整数为5。
优选地，所述时钟信号生成电路为时钟发生器。
优选地，该脉冲宽度调制系统还包括：
存储器，用于存储所述时钟信号以及所述预设延时时长；
所述脉冲生成电路具体用于，根据存储的所述时钟信号生成脉宽为所述时钟信号的周期的预设整数倍的原始PWM信号，将存储的所述预设延时时长发送至所述第二压控延迟器。
优选地，所述存储器为随机存取存储器RAM。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种LED显示器，包括如上所述的脉冲宽度调制系统。
本发明提供了一种脉冲宽度调制系统，考虑到锁相环可以通过提升频率的方式将时钟信号的脉宽缩小，因此本申请藉由锁相环中滤波器输出的控制电压，经过外部设置的与锁相环中压控延迟器构造相同的第二压控延迟器，可以将原始PWM信号的相位后移预设延时时长(小于一个时钟信号周期)得到待叠加信号，如此一来，将待叠加信号与原始PWM信号叠加便可生成脉宽为原始PWM信号脉宽与预设延时时长之和的目标PWM信号，使得LED的驱动电流“每周期内的高电平时长”可以进行更小步阶的调节，有利于提升LED显示器的显示细腻度。
本发明还提供了一种LED显示器，具有如上脉冲宽度调制系统相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种脉冲宽度调制系统的结构示意图；
图2为本发明提供的另一种脉冲宽度调制系统的结构示意图；
图3为本发明中的脉冲宽度调制系统的效果示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种脉冲宽度调制系统，使得LED的驱动电流“每周期内的高电平时长”可以进行更小步阶的调节，有利于提升LED显示器的显示细腻度；本发明的另一核心是提供一种包括上述脉冲宽度调制系统的LED显示器，使得LED的驱动电流“每周期内的高电平时长”可以进行更小步阶的调节，有利于提升LED显示器的显示细腻度。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明提供的一种脉冲宽度调制系统的结构示意图，该脉冲宽度调制系统包括：
时钟信号生成电路1，用于生成时钟信号；
脉冲生成电路2，用于生成脉宽为时钟信号的周期的预设整数倍的原始PWM信号；
锁相环3，用于根据时钟信号生成控制电压；
与锁相环3中的第一压控延迟器构造相同的第二压控延迟器4，用于在锁相环3中滤波器输出的控制电压的激励下，将原始PWM信号的相位后移预设延时时长并得到待叠加信号；
逻辑控制装置5，用于将待叠加信号与原始PWM信号叠加，生成脉宽为原始PWM信号脉宽与预设延时时长之和的目标PWM信号；
其中，预设延时时长为时钟信号周期的至/>中的一者，N为预设正整数。
具体的，考虑到如上背景技术中的技术问题，又结合考虑到锁相环3(倍频器)可以对时钟信号的参考时钟频率进行翻倍，从而缩小时钟信号的脉宽，但是若直接利用锁相环3输出的倍频信号会导致后续数字电路处理的信号频率较高，会导致数字电路的体积以及成本的提升，因此本申请并未直接利用锁相环3输出的倍频信号，而是外置了一个与锁相环3中的第一压控延迟器构造相同的第二压控延迟器4，并将锁相环3中滤波器输出的控制电压作为激励，如此一来，第二压控延迟器4便可以将原始PWM信号的相位后移预设延时时长并得到待叠加信号，预设延时时长可以通过选择信号进行自主设定，正是由于第二压控延迟器4与第一压控延迟器构造相同，因此预设延时时长可以被设置为时钟信号周期的至/>中的一者，N为倍频器中的第一压控延迟器可以将参考时钟频率均分的份数。
其中，在经过预设延时时长的设定后，最终逻辑控制装置5便可以将待叠加信号与原始PWM信号叠加从而生成脉宽为原始PWM信号脉宽与预设延时时长之和的目标PWM信号，也就是说，本申请可以以更小的刻度对输入电流驱动电路的PWM信号的脉宽进行调节，从而使得各个LED之间的亮度差别更小，提升了显示器细腻度，提升了显示屏表现效果。
具体的，预设整数倍也可进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。
为了更好的对本发明实施例进行说明，请参考图2以及图3，图2为本发明提供的另一种脉冲宽度调制系统的结构示意图，图3为本发明中的脉冲宽度调制系统的效果示意图。
具体的，LED的发光显示亮度是由输出电流(IOUT)与通道开启时间长度(TPWM)的乘积所决定，一般来说输出电流设定为定电流值，因此显示屏的亮度即由通道开启时间长度亦即通道脉波调变宽度直接决定。欲得到更细腻精致的显示屏表现效果，则每一最小可调控步阶宽度(ΔtPWM_STEP)需要更短更快。
举例来说，若数字电路工作频率是50MHz，可推算出一个周期时间为20ns，采用传统控制方法时显式通道脉冲宽度每一步阶是20ns。但改以本发明所提出的架构实现宽度调控，透过第二压控延迟器4与逻辑控制装置5，可使输出脉冲宽度步阶小于20ns，也即在图3中原有的显示数据31以及显示数据32之间可以加入更多的显示数据，例如31.1以及31.2等，本发明实施例在此不做限定。
本发明提供了一种脉冲宽度调制系统，考虑到锁相环可以通过提升频率的方式将时钟信号的脉宽缩小，因此本申请藉由锁相环中滤波器输出的控制电压，经过外部设置的与锁相环中压控延迟器构造相同的第二压控延迟器，可以将原始PWM信号的相位后移预设延时时长(小于一个时钟信号周期)得到待叠加信号，如此一来，将待叠加信号与原始PWM信号叠加便可生成脉宽为原始PWM信号脉宽与预设延时时长之和的目标PWM信号，使得LED的驱动电流“每周期内的高电平时长”可以进行更小步阶的调节，有利于提升LED显示器的显示细腻度。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，第二压控延迟器4以及逻辑控制装置5共同组成脉宽调制电路；
脉宽调制电路为多个，与各个发光二极管LED的电流驱动电路一一对应。
具体的，考虑到在显示器中LED的数量巨大，因此为了节省成本，本申请中由第二压控延迟器4以及逻辑控制装置5共同组成脉宽调制电路可以为多个，而其余的时钟信号生成电路1、脉冲生成电路2以及锁相环3则可以为一个，也即在锁相环3中的滤波器输出端并联了多个脉宽调制电路，滤波器输出的控制电压作为多个第二压控延迟器4的激励，如此一来可以节省成本，降低电路体积。
当然，除此构造外，脉冲宽度调制系统还可以为其他具体构造，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，锁相环3为DLL(Delay Loop Lock，延迟锁相环3)。
具体的，DLL具有体积小、成本低以及寿命长等优点。
当然，除了DLL外，锁相环3还可以为其他类型，例如可以为全数字延迟锁相环3或者模拟锁相环3等，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，预设正整数为5。
具体的，将预设正整数设置为5一方面可以达到较低的预设延时时长，另一方面可以节省第二压控延迟器4的成本。
当然，预设正整数还可以设定为其他数值，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，时钟信号生成电路1为时钟发生器。
具体的，时钟发生器具有体积小、成本低以及稳定性强等优点。
作为一种优选的实施例，该脉冲宽度调制系统还包括：
存储器6，用于存储时钟信号以及预设延时时长；
脉冲生成电路2具体用于，根据存储的时钟信号生成脉宽为时钟信号的周期的预设整数倍的原始PWM信号，将存储的预设延时时长发送至第二压控延迟器4。
具体的，对存储的时钟信号进行处理可以提高信号稳定性，而将预设延时时长进行处理可以使得预设延时时长仅需发送一次即可。
作为一种优选的实施例，存储器6为RAM。
具体的，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器6)具有体积小、成本低以及寿命长等优点。
当然，除了RAM外，存储器6还可以为其他类型，本发明实施例在此不做限定。
本发明还提供了一种LED显示器，包括如前述实施例中的脉冲宽度调制系统。
对于本发明实施例提供的LED显示器的介绍请参照前述的脉冲宽度调制系统的实施例，本发明实施例在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种脉冲宽度调制系统，其特征在于，包括：
时钟信号生成电路，用于生成时钟信号；
脉冲生成电路，用于生成脉宽为所述时钟信号的周期的预设整数倍的原始脉冲宽度调制PWM信号；
锁相环，用于根据所述时钟信号生成控制电压；
与所述锁相环中的第一压控延迟器构造相同的第二压控延迟器，用于在所述锁相环中滤波器输出的所述控制电压的激励下，将所述原始PWM信号的相位后移预设延时时长并得到待叠加信号；
逻辑控制装置，用于将所述待叠加信号与所述原始PWM信号叠加，生成脉宽为所述原始PWM信号脉宽与所述预设延时时长之和的目标PWM信号；
其中，所述预设延时时长为时钟信号周期的至/>中的一者，N为预设正整数；
所述第二压控延迟器以及所述逻辑控制装置共同组成脉宽调制电路；
所述脉宽调制电路为多个，与各个发光二极管LED的电流驱动电路一一对应，所述时钟信号生成电路、所述脉冲生成电路以及所述锁相环均为一个，使得LED的驱动电流每周期内的高电平时长实现小步阶的调节，小步阶指的是调节幅度小于一个时钟信号的周期；
所述锁相环为延迟锁相环DLL；
所述时钟信号生成电路为时钟发生器；
该脉冲宽度调制系统还包括：
存储器，用于存储所述时钟信号以及所述预设延时时长；
所述脉冲生成电路具体用于，根据存储的所述时钟信号生成脉宽为所述时钟信号的周期的预设整数倍的原始PWM信号，将存储的所述预设延时时长发送至所述第二压控延迟器；
所述存储器为随机存取存储器RAM。
2.根据权利要求1的脉冲宽度调制系统，其特征在于，所述预设正整数为5。
3.一种LED显示器，其特征在于，包括如权利要求1至2任一项所述的脉冲宽度调制系统。
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