CN1152752A - 非单周期循环的波形产生装置 - Google Patents
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Abstract
一种非单周期循环的波形产生装置，包括一记忆元件，其内储存至少一种波形的多个取样电压值，电压值的个数至少可形成两周期的该波形；一计数器电连接于该记忆元件，使该记忆元件依次输出取样电压值；一控制器电连接于该计数器及该记忆元件，使该记忆元件可输出该所需波形的取样电压值；一数字模拟转换装置电连接于该记忆元件，接收这些取样电压值，并将其转为模拟波形输出。本发明可以低频的时脉讯号产生精确度较高的周期波形。
Description
本发明涉及一波形产生装置，尤指一种非单周期循环的波形产生装置。
传统的波形产生装置如图1所示：包括可程式除频器1、计数器2、多工器3、控制器4及数字模拟转换装置5(简称D/A)，其动作如下：可程式除频器1接收一系统的时脉讯号CLK，在控制器4的控制下根据所欲产生波形的周期而将该系统的时脉讯号除频，而计数器2则根据被除频后的时脉讯号而产生计数讯号，而多工器则根据设计数讯号分别依次循环使开关SW1-SW16打开，由R1-R16所产生的分压值来得到所需波形的取样点电压值，再由数字模拟转换装置5内部的电路将其转为模拟波形输出。
随着所希望产生形的周期不同，SW1-SW16被打开的时刻也就不同，而计数器2所产生的计数讯号周期也就不同，一般而言，如果想产生频率精确的周期讯号，则计数讯号的周期必须是系统的时脉讯号CLK周期的整数倍，才可确保最后一个取样点电压值恰于时脉讯号CLK的触发缘被取得，方可得到较精确的周期波。然而，为了产生各种不同周期且精确度较佳的周期波形，则系统时脉讯号CLK的周期就必须很小，亦就是说，其频率必须很高，如此计数器2产生的各种计数讯号周期才有可能均为系统时脉讯号CLK周期的整数倍。在一般的应用上，皆以石英振荡器来作为系统时脉讯号CLK的产生源，而高频石英(一般常用3.58MHz)较贵且较耗电，另一方面，在某些特定的用途，如时钟(必须使用32768Hz之石英)，尚不能适用单颗高频石英，而必须使用两颗石英，使成本提高。
另一种解决产生波形周期不为系统时脉周期整数倍的方法是以相位累加的方式进行，但此方法所需的电路较大，在集成电路的制造上将提高成本。
本发明的主要目的在于提供一非单周期循环的波形产生装置，可以以低频的系统时脉产生多种不同周期的波形。
为实现上述目的，本发明的一种非单周期循环的波形产生装置，包括：一记忆元件，在其内储存至少一种波形的多个取样电压值，该多个取样电压值的个数至少可形成二周期的该波形；一计数器，电连接于该记忆元件，它接收一时脉讯号，以该时脉讯号为计数的时序依据，而发出计数讯号至该记忆元件，电连接于该计数器及该记忆元件，根据所需的波形控制该计数器在合适的时刻产生该计数讯号及合适的计数周期，使该记忆元件可输出该所需波形的取样电压值；一数字模拟转换装置，电连接于该记忆元件，它接收这些取样电压值，并将其转为模拟波形输出。
本发明的该记忆元件内所储存的该多个取样电压值的个数可有二种情况：第一种情况，该记忆元件内所储存的该多个取样电压值的个数为[(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)]*N，其中N表示使[(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)*N]为整数或接近于整数的值。第二种情况，该记忆元件内所储存的该多个取样电压值的个数为[(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)]*N的整数部分加1，其中N表示使[(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)]*N的小数部分为0.5或接近于0.5之值。
该波形为正弦波、方波、锯齿波或其它波形的周期波。
该计数器可以为一可程式计数器，它可产生至少一种计数周期。该记忆元件指ROM、EPROM、E2PROM、PLA或ROM等可改写或不可改写的记忆元件。
本发明由下列附图及详细说明，可得深入的了解。
图1为传统波形产生器的电路方块示意图。
图2为波形取样点与系统周期时间的示意图。
图3为本发明的一较佳实施例示意图。
图4为本发明在系统时脉频率为32768Hz时，欲产生频率1336Hz的波形所需的取样点电压值。
图5为本发明在系统时脉频率为32768Hz时，欲产生频率1477Hz的波形所需的取样点电压值。
图6为本发明用于双音频产生装置的另一实施例示意图。
图7为本发明用于双音频产生装置的又一实施例示意图。
如前所述，本发明记忆元件内所储存的该多个取样电压值的个数可有二种情况：第一种情况，该记忆元件内所储存的该多个取样电压值的个数为[(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)]*N，其中N表示使[(所需波形的周期)/时脉讯号周期)]*N为整数或接近于整数的最小值。先以第一种情况说明本发明非单周期波形产生装置所依据的理论，请参阅图2，假设系统时脉讯号的周期为t，所欲产生波形的周期为T，其中T＝10.5t，并非为系统时脉的整数倍，所以，第一个波形的结束点A落在10t与11t之间，也即10t或11t的取样点均不为第一周期的结束点，然而，到第二周期取样结束，该第二周期的结束点B正好落在21t，所以，只要重复该二周期，则可以得到一连串的周期波。也就是说，T＝10.5t，不是整数倍，但2T＝21t就为整数倍，则每经21次取样就可得到二周期的波形，也就是，以非单周期(指一次得到二周期或四周期等)循环，就可以达到以低频的系统时脉得到各种精确度较佳的周期波的波形。
请参阅图3，它为本发明的一较佳实施例方块示意图，包括：一计数器、一记忆元件7(此处以ROM为例)，一数字模拟转换装置8(D//A)以及控制器9。请再参阅图4，图4表示了系统时脉讯号CLK的频率为32768Hz时，欲产生频率1336Hz的波形所需的取样电压值，这些取样电压值被存于ROM7。
系统时脉讯号周期＝1/32768Hz
所需波形周期＝1/1336Hz
取样个数＝[所需波形周期/系统时脉周期]×N
＝[32768/1336]×N＝24.526×N
其中N＝2，因为24.526×2≈49.05≈49
所以，取49个取样电压值可得2周期的波形。
请参阅图3，本发明动作如下：计数器6接收系统时脉讯号CLK，以据此产生合适的计数讯号，该计数讯号送予ROM7，使ROM7于0t，1t，2t…49t的时刻依次送出阶0～阶49等取样电压值(如图4所示)，ROM7可储存各种不同周期波形的取样电压值，控制电路9则可根据所需的周期使计数器6产生合适的重复计数讯号，数字模拟转换装置8则用来接收这些取样电压值，并将其转为模拟波形输出，重复阶0～阶49即可得一串1336HZ的波形。
请参阅图5，它为在32768Hz的系统时脉讯号的情况下，欲产生频率1447Hz波形的取样电压值。
取样个数＝〔32768/1447〕×N～22.1855×N
其中N＝2，因为22.1855×2＝44.37≈44.5，其小数部分最接近0.5。
所以，取样个数为44.5的整数部分加1，为45个，也即于0t，1t，2t…44.5t时依次输出阶0，阶1…阶44.5等取样电压值，每经一次阶0～阶44.5输出即可得两个周期的波形。
本发明的第二种情况如下：该记忆元件内所储存的该多个取样电压值的个数为〔(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)〕*N的整数部分加1，其中N表示使〔(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)〕*N的小数部分为0.5或接近于0.5的最小值。原本依照前段的描述，在1477Hz的状况下，N应该为4，使22.1855×4大约为整数89，然而如此一来，就必须于ROM内储存89个取样电压值，每经89个取样电压值可得4周期的波形，此将耗费过大的ROM面积，为更节省ROM空间起见，我们利用系统时脉讯号CLK具有上升缘及下降缘，亦即，原本只于系统时脉讯号CLK的上升缘处(即0t，2t，3t…等整数t)才输出取样电压值，现于CLK的下降缘也输出取样电压值，就相当控制器9于44.5t时也使计数器7产生计数讯号，使ROM7输出阶44.5t的取样电压值，即可将取样周期减为一半，以此就可节省一半ROM空间。
请再参阅下表：
| 频率(HZ) | 阶数 | 输出频率 | 频率误差 | 百分比(％) | 最大漂移频率 | 百分比 |
| 1336 | 49 | 1337.469 | 1.469 | 0.11 | - | - |
| 1477 | 44.5 | 1472.719 | -4.281 | -0.29 | 1466.13 | -0.736 |
由表中可看出，以本发明所得波形的频率误差在1336Hz时为1.469Hz，百分比为0.11％，于1477Hz时为-4.281Hz，百分比为-0.29％。最大漂移频率则是指石英振荡器所产生系统时脉讯号的漂移输出的波形频率，1477Hz为利用系统时脉的上升缘及下降缘的取样而得，而石英振荡器所产生的正半周与负半周的比例不一定恰好为50∶50，可能有一定的误差，假设于TR时间后可产生整数倍周期的波形，当TR越大时，误差越低。在1477Hz的例子中，以石英最大漂移率40％来算，所得的输出频率为1466.13Hz，误差百分比为-0.736％。从以上表中可了解，以本发明装置所得的波形，其误差皆小于1％，故期精确度也在可接收的范围内。
请再参阅图6，它包括了列计数器10、行计数器11、控制器12、ROM13、数位加法14及数字模拟转换装置15，图6的列计数器10、行计数器11、控制器12、ROM13、数字模拟转换装置15与上述本发明装置具有相同功能，只是图6多了加法器14将二个取样值相加后再输出，此电路可于电话系统中提供此波讯号供双音频(DTMF，Dual Tone Multi Frequency)产生装置使用。
请再参阅图7，它与图6相似，都是应用于电话系统的双音频产生装置，只是图7多了运算放大器OP16，先将讯号模拟化，再以OP16将二讯号相加，可降低杂讯。
综上所述，本发明装置不仅可以利用低频的系统时脉来产生多种周期的波形讯号(不论是正弦波、方波、锯齿波或其它种的周期波等等)，且可降低装置的成本。此外，除了可应用在双音频产生装置上，本发明所提出的非单周期循环的理论也很适用于以微机配合数字模拟转换装置去合成某些特殊波形及周期波形。
Claims (6)
1.一种非单周期循环的波形产生装置，其特征在于，包括：
一记忆元件，于其内储存至少一种波形的多个取样电压值，该多个取样电压值的个数至少可形成两周期的该波形；
一计数器，电连接于该记忆元件，它接收一时脉讯号，以该时脉讯号为计数的时序依据，而发出计数讯号至该记忆元件，以使该记忆元件依次输出这些取样电压值；
一控制器，电连接于该计数器，根据所需的波形控制该计数器于合适的时刻产生该计数讯号及合适的计数周期，使该记忆元件可输出该所需波形的取样电压值；
一数字模拟转换装置，电连接于该记忆元件，它接收这些取样电压值，并将其转为模拟波形输出。
2.如权利要求1所述的非单周期循环的波形产生装置，其特征在于，该记忆元件内所储存的该多个取样电压值的个个数为〔(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)〕*N，其中N表示使〔(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)〕*N为整数或接近于整数之值。
3.如权利要求1所述的非单周期循环的波形产生装置，其特征在于，该记忆元件内所储存的该多个取样电压值的个数为〔(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)〕*N的整数部分加1，其中N表示使〔(所需波形的周期)/(时脉讯号周期)〕*N的小数部分为0.5或接近于0.5之值。
4.如权利要求1所述的非单周期循环的波形产生装置，其特征在于，该波形为正弦波、方波、锯齿波或其它波形的周期波。
5.如权利要求1所述的非单周期循环的波形产生装置，其特征在于，该记忆元件指ROM、EPROM、E2PROM、PLA或RAM。
6.如权利要求1所述的非单周期循环的波形产生装置，其特征在于，该计数器可以为一可程式计数器，可产生至少一种计数周期。
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|---|---|---|---|
| CN95120481A CN1115645C (zh) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 非单周期循环的波形产生装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN95120481A CN1115645C (zh) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 非单周期循环的波形产生装置 |
Publications (2)
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| CN1152752A true CN1152752A (zh) | 1997-06-25 |
| CN1115645C CN1115645C (zh) | 2003-07-23 |
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ID=5082312
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| CN (1) | CN1115645C (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110830008A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-21 | 上海必阳科技有限公司 | 一种电压波形产生装置 |
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1995
- 1995-12-18 CN CN95120481A patent/CN1115645C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN110830008A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-21 | 上海必阳科技有限公司 | 一种电压波形产生装置 |
| CN110830008B (zh) * | 2019-11-11 | 2023-04-25 | 上海必阳科技有限公司 | 一种电压波形产生装置 |
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