CN1275386C - 脉冲工作周期自动修正装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种脉冲工作周期自动修正装置及方法，用来根据输入周期脉冲产生工作周期为50%的输出周期脉冲。该脉冲工作周期自动修正装置包含有：脉冲宽度检测器，用来检测输入周期脉冲的高、低电位脉冲宽度以产生高、低电位信号；比较编码器，用来比较高、低电位信号的大小和运算出修正延迟时间，经过编码产生修正延迟信号和输出选择信号；延迟电路，分别连接于输入周期脉冲和比较编码器用来产生延迟周期脉冲；补偿电路，用以补偿输入周期脉冲，产生输入补偿脉冲；逻辑电路根据该延迟周期脉冲和输入补偿脉冲，产生两个周期脉冲；多任务器，接收上述两个周期脉冲和输入周期脉冲，根据输出选择信号，产生工作周期为50%的输出周期脉冲。

Description

脉冲工作周期自动修正装置及方法

技术领域

本发明涉及一种脉冲工作周期自动修正装置及方法，尤指一种能使周期脉冲信号的脉冲工作周期稳定于50％的自动修正装置及方法。

背景技术

由于电子科技的发达，人们得以获得各种电子产品所带来的便利和享受，也丰富了人类的生活，人们也愈加依赖电子产品，因此电子产品的稳定性亦愈加重要。一般而言，在传播、处理电子数据时都要配合一定的脉冲，以正确的解析出数据中串行形式的内容，并协调处理的工作，因此在设计电子电路的输出/输入电路时，其工作脉冲工作周期的稳定性显得更为重要。

然而，由于工作电压和工作温度变化的影响、不同的驱动模式、负载的效应或不当的电路设计，使得其工作脉冲工作周期会产生不稳定的现象，进而影响数据的传输和处理。

在现有的脉冲工作周期修正装置中，通常利用一参考脉冲配合锁相回路的使用来稳定脉冲工作周期，或者利用一些控制电路来修正脉冲工作周期，但是上述参考脉冲的频率总是比所要调整的脉冲还高，而复杂的控制电路需要耗费更多的时间设计、修改。

另外，也可更改金属氧化半导体(MOS)的大小或利用模拟电路的设计来修正脉冲工作周期，但是如此将容易形成电路的工作点偏离控制而发生故障，且要花费更多的时间去设计补偿电路。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种脉冲工作周期自动修正装置及方法，其不仅可以通过简易电路来调整输出脉冲的工作周期，亦可自我调整、修正输出脉冲的工作周期，且修正脉冲的分辨率更可精确至几十个微微秒(10^-12Second；ps)。

本发明提供了一种脉冲工作周期自动修正装置及方法，利用脉冲宽度检测器，检测输入周期脉冲的高、低电位脉冲宽度关系，根据此关系，利用比较编码器，产生一修正延迟信号和一输出选择信号，延迟电路根据修正延迟信号，输出一落后于输入周期脉冲的延迟周期脉冲，将一输入补偿脉冲和延迟周期脉冲作一逻辑运算，输出两种周期脉冲，根据输出选择信号，以多任务器选择如何将输入周期脉冲和上述两种周期脉冲做一稳定比例的周期脉冲输出。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种脉冲工作周期修正方法，其特征在于包含：

产生一输入补偿脉冲A；

产生一延迟周期脉冲B，由该输入补偿脉冲A延迟一时间而获得；

产生一周期脉冲C，由该输入补偿脉冲A与该延迟周期脉冲B执行与(AND)逻辑运算获得；及

产生一周期脉冲D，由该输入补偿脉冲A与该延迟周期脉冲B执行或(OR)逻辑运算获得。

本发明还提供了一种脉冲工作周期自动修正装置，其特征在于包括有：

一脉冲宽度检测器，是检测一输入周期脉冲，产生一高电位信号和一低电位信号；

一比较编码器，连接于该脉冲宽度检测器，产生一修正延迟信号和一输出选择信号；

一延迟电路，连接于该比较编码器和接收该输入周期脉冲，该延迟电路受控于该修正延迟信号，输出一延迟周期脉冲；

一补偿电路，接收该输入周期脉冲，产生一输入补偿脉冲以补偿该延迟电路动作时所产生的一修正延迟时间以外的时间差异延迟；

一逻辑电路，分别连接于该补偿电路及该延迟电路，根据该输入补偿脉冲与该延迟周期脉冲，分别产生一工作周期大于该输入周期脉冲的周期脉冲和一工作周期小于该输入周期脉冲的周期脉冲；以及

一多任务器，分别连接于该比较编码器及该逻辑电路，并接收该输入周期脉冲，该多任务器受控于该输出选择信号，以产生一工作周期大于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲、一工作周期小于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲或一工作周期等于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲。

其中，该高电位信号和该低电位信号，分别比例于输入周期脉冲的高电位脉冲宽度和低电位脉冲宽度，且其中该比较编码器，运算该高电位信号和该低电位信号，产生该修正延迟信号，并比较该高电位信号和该低电位信号以产生该输出选择信号。

其中，该延迟电路是根据该修正延迟信号以产生该延迟周期脉冲。

其中，该逻辑电路包括：

一与门电路，是结合该输入补偿脉冲与该延迟周期脉冲，产生一与门周期脉冲；以及

一或门电路，是结合该输入补偿脉冲与该延迟周期脉冲，产生一或门周期脉冲。

其中，该多任务器是根据该输出选择信号，产生该工作周期大于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲、工作周期小于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲或工作周期等于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲，且该脉冲宽度检测器检测该输入周期脉冲的间隔单位时间及该延迟电路对该输入周期脉冲进行延迟运算的单位延迟时间相等。

本发明还提供了一种用于脉冲工作周期自动修正的方法，其特征在于，该方法包含有下列步骤：

根据一脉冲宽度检测器获得一输入周期脉冲的一高电位信号与一低电位信号；

经由一比较编码器获得一修正延迟信号和一输出选择信号；

根据该输入周期脉冲延迟一修正延迟时间以产生一延迟周期脉冲；

根据一补偿电路产生一输入补偿脉冲以补偿该输入周期脉冲；

将该输入补偿脉冲与该延迟周期脉冲同时输入至一逻辑电路，以输出一与门周期脉冲和一或门周期脉冲；

根据该输出选择信号选择输出该与门周期脉冲、该或门周期脉冲及该输入周期脉冲的其中之一。

附图说明

图1为本发明脉冲工作周期自动修正装置的电路方块图；

图2为输入补偿脉冲A及延迟周期脉冲B的逻辑运算示意图；

图3为高、低电位脉冲宽度(DH、DL)检测波形图；

图4为输入补偿脉冲A和或门周期脉冲D的脉冲宽度比较示意图；及

图5为本发明的流程图。

其中，附图标记说明如下：

10脉冲工作周期自动修正装置                    11输入周期脉冲

12输出周期脉冲                                20延迟电路

21补偿电路                                    22逻辑电路

222与门电路                                   224或门电路

23多任务器                                    24比较编码器

241比较器                                     242编码器

25脉冲宽度检测器                              251、252多段脉冲延迟器

253、254多个D型触发器

A输入补偿脉冲

B延迟周期脉冲

C与门周期脉冲

D或门周期脉冲

具体实施方式

请参考图1。图1为本发明脉冲工作周期自动修正装置10的电路方块图。本发明的脉冲工作周期自动修正装置10会根据输入周期脉冲11产生一比例的周期脉冲，也就是输出周期脉冲12。脉冲工作周期自动修正装置10中设有一延迟电路20、一补偿电路21、一逻辑电路22、一多任务器23、一比较编码器24与一脉冲宽度检测器25。

其中，脉冲宽度检测器25由两组多段脉冲延迟器251、252分别连接两组多个D型触发器253、254所组成，同时接收输入周期脉冲11并分别检测输入周期脉冲11的高电位脉冲宽度(DH)及低电位脉冲宽度(DL)，利用多段脉冲延迟器和多个D型触发器，产生比例于输入周期脉冲高电位脉冲宽度(DH)及低电位脉冲宽度(DL)的高电位信号(HS)及低电位信号(LS)。其中逻辑电路22是由与门电路222与或门电路224组成，将输入补偿脉冲A和延迟周期脉冲B分别作一与门运算和一或门运算，产生与门周期脉冲C和或门周期脉冲D。

如上文所述，图2的实施为输入补偿脉冲A及延迟周期脉冲B的逻辑运算示意图，输入补偿脉冲A与延迟周期脉冲B通过与(AND)逻辑运算产生与门周期脉冲C，输入补偿脉冲A与延迟周期脉冲B通过或(OR)逻辑运算产生或门周期脉冲D。

配合图1，图3所示为高电位脉冲宽度(DH)及低电位脉冲宽度(DL)检测波形图，周期脉冲Qin为输入周期脉冲11，QH1到QH5的周期脉冲为输入周期脉冲11同时延迟一本质预设时间td(t0～t1)，再经由多段脉冲延迟器251分段延迟而得，将QH1到QH5的周期脉冲和输入周期脉冲Qin分别通过多个D型触发器253，计数产生比例于输入周期脉冲Qin高电位脉冲宽度(DH)的高电位信号(HS)，QL1到QL9的周期脉冲为输入周期脉冲同时延迟一本质预设时间td(t0～t1)，反向后再经由多段脉冲延迟器252分段延迟而得，将QL1到QL9的周期脉冲和输入周期脉冲Qin分别通过多个D型触发器254，计数产生比例于输入周期脉冲Qin的低电位脉冲宽度(DL)的低电位信号(LS)。

如图3所示，多段脉冲延迟器预设的单位延迟时间tt，利用多段脉冲延迟器251、252分段延迟输入信号，经由多个D型触发器253、254计数产生以延迟时间tt为单位的高电位信号(HS)及低电位信号(LS)。

如图3所示，高电位信号(HS)为5个单位延迟时间，低电位信号(LS)为9个单位延迟时间，将上述的高电位信号(HS)及低电位信号(LS)作以下运算可得一修正延迟时间tc。

tc＝|HS-LS|/2            (1)

上述表达式(1)为无条件进入运算，同时经过比较器241比较高电位信号(HS)及低电位信号(LS)的大小，描述如以下三种状态：1.高电位信号大于低电位信号(HS＞LS)；2.高电位信号小于低电位信号(HS＜LS)；3.高电位信号等于低电位信号(HS＝LS)。通过此三种状态，可以进一步检测输入脉冲的状态，作为后面控制逻辑电路的运作依据。

如图1所示，将上述的修正延迟时间tc值经过编码器242编码后产生一修正延迟信号C[N:1]，用以控制延迟电路的延迟时间段数为1到N段，此延迟电路的单位延迟时间和上述的多段脉冲延迟器的单位延迟时间tt相等。将上述的三种状态经过编码器242编码后产生一输出选择信号SEL[1:0]，此选择信号SEL[1:0]为两位的控制信号，用来选择多任务器的输出。

图1所示的延迟电路20为一N段的时间延迟电路，此电路接收上述的修正延迟信号C[N:1]，将输入周期脉冲延迟一修正延迟时间tc，输出一个延迟周期脉冲B至逻辑电路22。

延迟电路20动作时，内部的延迟单元会产生该修正延迟时间tc以外的差异延迟时间，以至于输出到逻辑电路22的延迟周期脉冲B不正确，并非延迟该修正延迟时间tc，因此其中补偿电路21是根据延迟电路20动作时，内部延迟单元所产生的差异延迟时间作为输入周期脉冲11的补偿，输出一输入补偿脉冲A至逻辑电路22，使得该输入补偿脉冲A与延迟周期脉冲B间的延迟时间取得正确的修正延迟时间tc。

请参照图1，图2，图1中的逻辑电路22包含一与门电路222和一或门电路224，于实际实施时可依使用者的实际需求，变化为与非门、或非门等搭配非门的实施方式，并不作限定。图2所示为输入补偿脉冲A和延迟周期脉冲B分别作一与门运算和一或门运算，产生一高电位脉冲宽度小于输入补偿脉冲A的与门周期脉冲C和一高电位脉冲宽度大于输入补偿脉冲A的或门周期脉冲D。

配合图2及图3，图4所示为上述输入补偿脉冲A和或门周期脉冲D的脉冲宽度比较，其中输入补偿脉冲A的高电位脉冲宽度AH，增加两个单位延迟时间段，成为或门周期脉冲D的高电位脉冲宽度DH，脉冲A的低电位脉冲宽度AL减少两个单位延迟时间段，成为或门周期脉冲D的低电位脉冲宽度DL，使得脉冲D的工作周期成为50％比例的周期脉冲。

因此，在实际运用时可以通过输入补偿脉冲A与延迟周期脉冲B作与门运算，产生与门周期脉冲C，使得脉冲C的工作周期成为50％比例的周期脉冲，亦可通过输入补偿脉冲A与延迟周期脉冲B作或门运算，产生或门周期脉冲D，使得脉冲D的工作周期成为50％比例的周期脉冲。

配合图1的多任务器，同时接收上述的与门周期脉冲C与或门周期脉冲D及输入周期脉冲11，根据上文所述，先经过比较器241比较高电位信号(HS)与低电位信号(LS)的大小，再经过编码器242编码输出选择信号SEL[1:0]，用来选择多任务器的输出，现叙述如下：1.如果高电位信号大于低电位信号(HS＞LS)则选择与门周期脉冲；2.如果高电位信号小于低电位信号(HS＜LS)则选择或门周期脉冲；3.如果高电位信号等于低电位信号(HS＝LS)则选择输入周期脉冲；此时多任务器的输出周期脉冲12，其工作周期为50％的周期脉冲。

接下来，介绍根据本发明实施例所述的脉冲工作周期自动修正方法的操作流程。参照图1，图5所示，该方法流程如下：先检测输入周期脉冲的高、低电位脉冲宽度，产生高、低电位信号(S100)；接着，比较运算高、低电位信号(S102)；编码输出比较运算结果，产生修正延迟信号C[N:1]和输出选择信号SEL[1:0](S104)；之后产生一延迟周期脉冲，是由修正延迟信号C[N:1]控制一延迟电路，将输入周期脉冲延迟一修正延迟时间，同时输入周期脉冲经过一补偿电路21，用以补偿延迟电路的差异延迟时间，产生一输入补偿脉冲(S106)；之后产生两个周期脉冲，是由输入补偿脉冲和延迟周期脉冲做逻辑运算(S108)；接着，通过输出选择信号控制多任务器23选择如何将输入周期脉冲和上述两个周期脉冲做一稳定输出，而此输出周期脉冲的工作周期稳定于50％比例(S110)。

在本发明的流程中，输入周期脉冲会先经过脉冲宽度检测器25，产生高电位信号(HS)及低电位信号(LS)，此高电位信号(HS)及低电位信号(LS)经过运算、比较和编码，产生一用以控制延迟电路20修正延迟时间tc的修正延迟信号C[N:1]和一用以选择多任务器23输出的输出选择信号SEL[1:0]。输入周期脉冲同时经过延迟电路20和补偿电路21，分别产生延迟周期脉冲和输入补偿脉冲，将此两个周期脉冲同时做与门和或门的逻辑运算，产生与门周期脉冲和或门周期脉冲，将两脉冲输入至多任务器23，根据上述的输出选择信号SEL[1:0]，以多任务器选择如何将此两个周期脉冲和输入周期脉冲做一工作周期稳定的周期脉冲输出。

综上所述，本发明的脉冲工作周期自动修正装置及方法可以稳定电子电路工作所需的脉冲工作周期，而不受工作电压和工作温度变化的影响，且以简易的电路即可完成，并能克服现有的复杂控制电路所需的时间设计、修改的耗费及模拟电路工作点偏离控制所发生的故障。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，凡本领域的技术人员根据该实施例所做的等效变化或修饰皆应包含于本发明的保护范围内，本发明的保护范围当以权利要求书所界定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种脉冲工作周期修正方法，其特征在于包含：

产生一输入补偿脉冲A；

产生一延迟周期脉冲B，由该输入补偿脉冲A延迟一时间而获得；

产生一周期脉冲C，由该输入补偿脉冲A与该延迟周期脉冲B执行与逻辑运算获得；及

产生一周期脉冲D，由该输入补偿脉冲A与该延迟周期脉冲B执行或逻辑运算获得。

2.一种脉冲工作周期自动修正装置，其特征在于包括有：

一脉冲宽度检测器，是检测一输入周期脉冲，产生一高电位信号和一低电位信号；

一比较编码器，连接于该脉冲宽度检测器，产生一修正延迟信号和一输出选择信号；

一延迟电路，连接于该比较编码器和接收该输入周期脉冲，该延迟电路受控于该修正延迟信号，输出一延迟周期脉冲；

一补偿电路，接收该输入周期脉冲，产生一输入补偿脉冲以补偿该延迟电路动作时所产生的一修正延迟时间以外的时间差异延迟；

一逻辑电路，分别连接于该补偿电路及该延迟电路，根据该输入补偿脉冲与该延迟周期脉冲，分别产生一工作周期大于该输入周期脉冲的周期脉冲和一工作周期小于该输入周期脉冲的周期脉冲；以及

一多任务器，分别连接于该比较编码器及该逻辑电路，并接收该输入周期脉冲，该多任务器受控于该输出选择信号，以产生一工作周期大于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲、一工作周期小于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲或一工作周期等于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲。

3.如权利要求2所述的脉冲工作周期自动修正装置，其特征在于，该高电位信号和该低电位信号，分别比例于输入周期脉冲的高电位脉冲宽度和低电位脉冲宽度，且其中该比较编码器，运算该高电位信号和该低电位信号，产生该修正延迟信号，并比较该高电位信号和该低电位信号以产生该输出选择信号。

4.如权利要求2所述的脉冲工作周期自动修正装置，其特征在于，该延迟电路是根据该修正延迟信号以产生该延迟周期脉冲。

5.如权利要求2所述的脉冲工作周期自动修正装置，其特征在于，该逻辑电路包括：

一与门电路，是结合该输入补偿脉冲与该延迟周期脉冲，产生一与门周期脉冲；以及

一或门电路，是结合该输入补偿脉冲与该延迟周期脉冲，产生一或门周期脉冲。

6.如权利要求2所述的脉冲工作周期自动修正装置，其特征在于，该多任务器是根据该输出选择信号，产生该工作周期大于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲、工作周期小于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲或工作周期等于该输入周期脉冲之比例的工作周期的周期脉冲，且该脉冲宽度检测器检测该输入周期脉冲的间隔单位时间及该延迟电路对该输入周期脉冲进行延迟运算的单位延迟时间相等。

7.一种用于脉冲工作周期自动修正的方法，其特征在于，该方法包含有下列步骤：

根据一脉冲宽度检测器获得一输入周期脉冲的一高电位信号与一低电位信号；

经由一比较编码器获得一修正延迟信号和一输出选择信号；

根据该输入周期脉冲延迟一修正延迟时间以产生一延迟周期脉冲；

根据一补偿电路产生一输入补偿脉冲以补偿该输入周期脉冲；

将该输入补偿脉冲与该延迟周期脉冲同时输入至一逻辑电路，以输出一与门周期脉冲和一或门周期脉冲；

根据该输出选择信号选择输出该与门周期脉冲、该或门周期脉冲及该输入周期脉冲的其中之一。

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