CN1992530A - 一种简易的脉冲插值方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种简易的脉冲插值方法及装置，其方法包括下列过程：按控制端某个到来的脉冲控制信号，一方面分频器对振荡器的固有频率进行分频，另一方面，可逆计数器选择一种计数方式，然后，根据确定的计数方式和分频结果进行计数；经过控制端信号一个周期T的时间后，当控制端下一脉冲控制信号到来时，可逆计数器选择另一种计数方式，同时分频器对振荡器的固有频率重新分频，然后，根据确定的计数方式和分频结果进行计数，直至设定值，并在此时输出一个窄脉冲信号。该输出脉冲的频率与相位和控制端的脉冲由此保持设定的关系。本发明提供了这样一种简易的脉冲插值算法，可以达到锁相锁频效果，而且无需反馈比较的过程，电路结构简单，响应速度快，有着广泛的应用前景。

Description

一种简易的脉冲插值方法及装置

技术领域

本发明涉及一种简易的脉冲插值方法及装置。

背景技术

目前比较常规的脉冲插值方法往往是利用锁相环(Phase Locked Loop，PLL)技术完成的。利用锁相环技术，能够获得与输入脉冲频率成一定比例关系，相位差恒定的输出脉冲，它的这一特点，在通信、电子、测控等诸多领域都有广泛应用。

锁相环技术也称自动相位控制技术，于20世纪30年代发展起来，其结构组成如图1所示，主要由鉴相器(PD)，环路滤波器(LF)，压控振荡器(VCO)组成。

其基本原理如下：PD将输入端信号S₁(频率为f₁，相位为φ₁)与经n倍频/分频的输出端信号S₂(频率为f₂，相位为φ₂)的相位进行比较，产生一个与二者相位差Δφ(Δφ＝φ₂-φ₁)成正比的误差电压V(Δφ)，V(Δφ)再经由LF滤波(滤除高频分量)，得到控制电压V_C，并加到VCO的控制端使VCO振荡器输出频率f₂向f₁靠拢，直至Δf＝0，即nf₂＝f₁，从而实现S₁、S₂两信号的频率保持恒定的比例关系，同时相位差保持恒定(同步)，即实现频率自动跟踪和相位锁定。从原理上来讲，锁相环是一种利用相位的自动调节消除频率误差，实现无误差频率跟踪的负反馈系统，当处于锁定状态时，有如下公式成立：

                 Δφ＝φ₂-φ₁＝常数                (1)

                 Δf＝nf₂-f₁＝0                     (2)

目前锁相环的主要用途有：锁相倍频、锁相分频、锁相混频、锁相调频与解调、锁相调相与解调、锁相同步检波、锁相接受机(窄带跟踪接受机)等。

假如周期性脉冲S1的波形如图2(a)所示，要获得图2(b)所示的周期性脉冲S2，就可以利用锁相环技术实现。从图中可以看到，如果S1的频率为f₁的话，S2的频率 $f_2=\frac{1}{2}{f}_1,$ S1与S2的相位差为π。

当图1中n＝2，并且选择合适的压控振荡器，就可以保证当S2与S1的相位差为π，且 $f_2=\frac{1}{2}{f}_1.$

但是，虽然具备优秀的锁相锁频功能，牵涉锁相环技术的设计往往面临电路结构复杂，环路不稳定、输出抖动等问题。因此，本发明提出了一种简易的脉冲插值算法。

发明内容

本发明提供了一种简易的脉冲插值方法及装置，可以达到类似的锁相锁频效果，而且无需反馈比较的过程，具有响应速度快和电路结构简单。

本发明所提供的一种简易的脉冲插值装置，其特征在于：包括依次连接的可逆计数器、分频器和振荡器，其中：振荡器，用于提供计所述可逆计数器的输入脉冲；分频器，用于对所述振荡器的输出脉冲按控制信号进行分频处理；可逆计数器，用于令计数器计数至设定值时，输出一个窄脉冲信号。

在上述简易的脉冲插值装置中，当可逆计数器用作加法计数器功能时，该振荡器的输出脉冲通过分频处理，频率降为该振荡器固有频率的1/n，当可逆计数器用作减法计数器功能时，振荡器输出频率为振荡器固有频率。

在上述简易的脉冲插值装置中，振荡器频率和计数器位数是根据时间周期的大小来选取的。

本发明还提供的一种简易的脉冲插值方法，包括下列过程：按控制端某个到来的脉冲控制信号，一方面分频器对振荡器的固有频率进行分频，另一方面，可逆计数器选择一种计数方式，然后，根据确定的计数方式和分频结果进行计数；经过控制端信号一个周期T的时间后，当控制端下一脉冲控制信号到来时，可逆计数器选择另一种计数方式，同时分频器对振荡器的固有频率重新分频，然后，根据确定的计数方式和分频结果进行计数，直至设定值，并在此时输出一个窄脉冲信号，该输出脉冲的频率与相位和控制端的脉冲由此保持设定的关系。

在上述的简易的脉冲插值方法中，可逆计数器的计数方式包括加法计数和减法计数。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明提供了一种简易的脉冲插值算法，可以达到类似的锁相锁频效果，而且无需反馈比较的过程，电路结构简单，响应速度快，有着广泛的应用前景。

附图说明

图1是现有锁相环的结构示意图；

图2(a)～(b)是周期性脉冲和要获得周期性脉冲的波形示意图；

图3(a)～(b)是本发明周期性脉冲和要获得周期性脉冲的波形示意图；

图4是本发明简易的脉冲插值装置的结构示意图；

图5(a)是本发明实施例镇流器中流过的频率为50Hz交流电的波形示意图；

图5(b)是本发明比较器可以获得的脉冲波形示意图；

图5(c)是本发明实施例可以作为当镇流器交流电处于峰值时启动电路的控制信号的波形示意图。

具体实施方式

如图4所示，本发明简易的脉冲插值装置，包括依次连接的可逆计数器1、分频器2和振荡器3，其中：

振荡器3，用于提供计所述可逆计数器的输入脉冲；

分频器2，用于对所述振荡器的输出脉冲按控制信号进行分频处理；

可逆计数器1，用于令计数器计数至设定值时，输出一个窄脉冲信号。

如图3(a)所示的脉冲S1作为可逆计数器(加/减计数器)的控制端信号。计数输入脉冲CP由内部振荡器提供，固有频率为f_osc。当使用加法计数器功能时，振荡器的输出脉冲通过分频处理，频率降为

当使用减法计数器功能时，振荡器输出频率为f_osc的脉冲。令计数器计数至0时，内部电路输出一个窄脉冲。

工作过程是：当控制端信号的某个脉冲到来时，作为加法计数器从0开始计数，因为此时振荡器的输出频率为 经过一个周期T后，共计有

个脉冲。也就是说，加法计数器从0计数至

当可逆计数器控制端的下一个脉冲到来时，作为减法计数器从 开始计数，此时振荡器的输出频率为f_osc。显然当减法计数器减至0并停止计数，内部电路送出S₂时，经过的时间为：

$t=\frac{\frac{1}{2}{f}_{\mathrm{osc}}\×T}{f_{\mathrm{osc}}}=\frac{1}{2}T$

S2的波形如图3(b)所示。显然，从上面的数学表达式中可以看出，t和震荡器的频率fosc无关，这样对实际的电路设计带来很大的方便。

实际上，做加法计数时，在时间T的过程中，由于振荡器频率的随机性和不稳定性以及计数器的量化误差，计数器的脉冲数并不一定是恰好是

例如假设 $T=0.01s,\frac{1}{2}{f}_{\mathrm{osc}}=120\mathrm{Hz}:$

$\frac{1}{2}{f}_{\mathrm{osc}}\×T=120\×0.01=1.2$

显然此时计数器只计数为1，带来了量化误差。

令经过时间T，振荡器共送出m+n(m＝1，2...，0＜n＜1)个脉冲，此时计数器计数至m，振荡器的脉冲频率为

$\frac{1}{2}{f}_{\mathrm{osc}}=\frac{m+n}{T}$

当作减法计数时，经过时间

$t=\frac{m}{f_{\mathrm{osc}}}=\frac{T}{2}\×\frac{m}{m+n}$

计数器减至0。很显然，此时 $t\≠\frac{1}{2}T,$ 且m越大，t越接近

因此从这个角度振荡器的频率f_osc越大越好。

另一方面，如果振荡器的输出频率很高，势必在T时间内，加法计数器所计的数也大，计数器的位数必须大到足够保证防止计数器溢出，这样必然会增加成本。因此，综合考虑来说，应该根据时间T的大小选取适当的振荡器频率和计数器位数。

也可以看到，如果振荡器分频为 的情况下，可逆计数器可以在 $t=\frac{1}{3}T,\frac{1}{4}T\·\·\·\frac{1}{n}T$ 时刻送出脉冲S₂，灵活地达到相对于S₁移相的目的。

应用举例：

在荧光灯预热启动过程中，希望当镇流器的电流为最大值时启动器发生关断，使灯管两端获得最大的启动电压，满足荧光灯迅速启动所必需的高电压要求。镇流器中流过的是频率为50Hz交流电，如图5(a)，通过比较器可以获得形如图5(b)S1的脉冲，利用本发明提出的插值算法得到如图5(c)所示的脉冲S2就可以作为当镇流器交流电处于峰值时启动电路的控制信号，很好地满足了荧光灯预热启动的要求。

因此，本发明脉冲移相方案能够确保在荧光灯预热启动过程中，当镇流器的电流为最大值时启动器发生关断，使灯管两端获得最大的启动电压，满足荧光灯迅速启动所必需的高电压要求。当然也可以用在其它要求锁相的电路应用场合。

以上诸实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴之内，应由各权利要求限定。而纳入权利要求的范围之内。

Claims (5)

1.一种简易的脉冲插值装置，其特征在于：包括依次连接的可逆计数器、分频器和振荡器，其中：

振荡器，用于提供计所述可逆计数器的输入脉冲；

分频器，用于对所述振荡器的输出脉冲按控制信号进行分频处理；

可逆计数器，用于令计数器计数至设定值时，输出一个窄脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的简易的脉冲插值装置，其特征在于：当可逆计数器用作加法计数器功能时，该振荡器的输出脉冲通过分频处理，频率降为该振荡器固有频率的1/n，当可逆计数器用作减法计数器功能时，振荡器输出频率为振荡器固有频率。

3.根据权利要求1所述的简易的脉冲插值装置，其特征在于：所述振荡器频率和计数器位数是根据时间周期(T)的大小来选取的。

4.一种简易的脉冲插值方法，包括下列过程：

按控制端某个到来的脉冲控制信号，一方面分频器对振荡器的固有频率进行分频，另一方面，可逆计数器选择一种计数方式，然后，根据确定的计数方式和分频结果进行计数；

经过控制端信号一个周期T的时间后，当控制端下一脉冲控制信号到来时，可逆计数器选择另一种计数方式，同时分频器对振荡器的固有频率重新分频，然后，根据确定的计数方式和分频结果进行计数，直至设定值，并在此时输出一个窄脉冲信号，该输出脉冲的频率与相位和控制端的脉冲由此保持设定的关系。

5.根据权利要求4所述的简易的脉冲插值方法，其特征在于：所述可逆计数器的计数方式包括加法计数和减法计数。

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