CN206712774U - 脉冲密度值信号转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脉冲密度值信号转换电路，其包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端。搜寻模块的功能是找到计数器i最低位的1的位置，然后将除这位外全部清零；低位检验模块检测每一位比它低的位上有没有1，转换模块将或门的输出通过非门和i输入与门得到输出o，最后通过对比模块对比得到输出信号。本方案可以使输出电压更加均匀平滑。

Description

脉冲密度值信号转换电路

技术领域

本实用新型涉及数字信号处理领域，尤其是涉及一种脉冲密度值信号转换电路。

背景技术

在现有的嵌入式系统当中通常某些输出端口具有脉冲宽度调制功能，可以用于控制电机、DC-DC变流器等设备。但是PWM(脉冲宽度调制)输出信号在滤波之后会有比较大的波纹。相比PWM，PDM(脉冲密度调制)能够使得控制信号频率相同的情况下，波纹大大减小，能够有效提高控制精度。但在现有系统中。脉冲密度调制波形通常需要由程序产生，将占用大量芯片计算能力，并且需要复杂的硬件电路来实现。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的缺乏结构简单的脉冲宽度调制电路的技术问题，提供一种结构简单、控制精度高的脉冲密度值信号转换电路。

本实用新型针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种脉冲密度值信号转换电路，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第一输入端连接输出端o[j]，第j-1个或门的第二输入端连接信号线s[j-1]。

作为优选，对比模块包括n个脉冲密度值输入端、n个与门和一个n输入端或门，脉冲密度值输入端依次标记为d[1]至d[n]并分别连接脉冲密度值信号的第1至n位；

第k个与门的第一输入端连接搜寻模块的输出端o[k]，第k个与门的第二输入端连接脉冲密度值输入端d[n+1-k]，第k个与门的输出端连接n输入端或门的第k个输入端；n输入端或门的输出为脉冲信号转换电路的总输出端。

一种脉冲密度值信号转换电路，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第一输入端连接计数输入端i[j]，第j-1个或门的第二输入端连接信号线s[j-1]。

作为优选，对比模块包括n个脉冲密度值输入端、n个与门和一个n输入端或门，脉冲密度值输入端依次标记为d[1]至d[n]并分别连接脉冲密度值信号的第1至n位；

第k个与门的第一输入端连接搜寻模块的输出端o[k]，第k个与门的第二输入端连接脉冲密度值输入端d[n+1-k]，第k个与门的输出端连接n输入端或门的第k个输入端；n输入端或门的输出为脉冲密度值信号转换电路的总输出端。

一种脉冲密度值信号转换电路，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；第j个或门有j+1个输入端；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第g个输入端连接计数输入端i[g]。

作为优选，对比模块包括n个脉冲密度值输入端、n个与门和一个n输入端或门，脉冲密度值输入端依次标记为d[1]至d[n]并分别连接脉冲信号密度值的第1至n位；

第k个与门的第一输入端连接搜寻模块的输出端o[k]，第k个与门的第二输入端连接信号输入端d[n+1-k]，第k个与门的输出端连接n输入端或门的第k个输入端；n输入端或门的输出为脉冲信号转换电路的总输出端。

本方案用于将脉冲密度值信号进行转换得到均匀度更好的脉冲密度值信号，本方案的输入为表示脉冲密度值的二进制信号，输出为密度调制后的脉冲信号，计数器中存储当前转换的序号，每转换一次序号增加1。

搜寻模块的功能是找到计数器i最低位的1的位置，然后将除这位外全部清零；低位检验模块检测每一位比它低的位上有没有1，转换模块将或门的输出通过非门和i输入与门得到输出o，最后通过对比模块对比得到输出信号。

本实用新型带来的有益效果是，由硬件代替软件计算输出信号。使得系统计算能不不受影响的情况下具备更高的控制精度。并且此硬件电路结构简单，只需少量门电路即可实现，成本极低。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路图；

图2是本实用新型的另一种电路图；

图3是本实用新型的又一种电路图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种脉冲密度值信号转换电路，如图1所示，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第一输入端连接输出端o[j]，第j-1个或门的第二输入端连接信号线s[j-1]。

对比模块包括n个脉冲密度值输入端、n个与门和一个n输入端或门，脉冲密度值输入端依次标记为d[1]至d[n]并分别连接脉冲密度值信号的第1至n位；

第k个与门的第一输入端连接搜寻模块的输出端o[k]，第k个与门的第二输入端连接脉冲密度值输入端d[n+1-k]，第k个与门的输出端连接n输入端或门的第k个输入端；n输入端或门的输出为脉冲信号转换电路的总输出端。n输入端或门可以通过若干个2输入端或门叠加实现。

搜寻模块的功能是找到计数器i最低位的1的位置，然后将除这位外全部清零；低位检验模块检测每一位比它低的位上有没有1，转换模块将或门的输出通过非门和i输入与门得到输出o，最后通过对比模块对比得到输出信号。

实施例2：一种脉冲密度值信号转换电路，如图2所示，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第一输入端连接计数输入端i[j]，第j-1个或门的第二输入端连接信号线s[j-1]。

对比模块结构与实施例1相同。各模块功能与实施例1相同。

实施例3：一种脉冲密度值信号转换电路，如图3所示，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；第j个或门有j+1个输入端；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第g个输入端连接计数输入端i[g]。

对比模块结构与实施例1相同。各模块功能与实施例1相同。

本方案用于将脉冲密度值信号进行转换得到均匀度更好的脉冲密度值信号，本方案的输入为表示脉冲密度值的二进制信号，输出为密度调制后的脉冲信号，计数器中存储当前转换的序号，每转换一次序号增加1。

本方案可以应用于以下脉冲密度调制过程：

S01、获取二进制密度值d的位数n，将计数器的位数设置为n，计数器初始值为0；计数器中的数为二进制数；

S02、搜索最右的1：获取计数器当前的值i最右的1从右往左计数所在的位数j；i的初始值为0，j的最小值为1；

S03、判断对应位是否相等：如果d从左往右数第j位是1，则输出信号的第i+1位为1；如果d从左往右数第j位是0，则输出信号的第i+1位为0；

S04、判断计数器的值是否达到上限，如果是，则结束，同时将i恢复为初始值，否则进入步骤S05；

S05；计数器的值i加1，跳转到步骤S02。

二进制的脉冲信号密度值为本方案的输入，输出信号为本方案的输出。本方案应用在DC-DC变流器或模数转换器上，二进制密度值d为DC-DC变流器的输入信号或模数转换器的前端生成的数字信号，得到输出信号之后，DC-DC变流器或模数转换器依据输出信号调制输出电压。

本方案主要应用在电压控制上的，比如说dc-dc变流器里面通过控制开关管的控制信号占空比，可以控制输出电压，然后常用的控制方法都是用pwm的，比方说控制信号是11110000，用本方法就会变成分散的10101010或者别的信号，这样输出电压的波动会更小。

步骤S02中，搜索最右的1具体为：使用CPU指令集当中的指令直接搜索得到计数器当前值i最右的1从右往左计数所在的位数j；

步骤S03中，判断对应位是否相等具体为：使用位测试指令检查密度值d左数第j位是否是1。

例如二进制密度值d为0011（十进制的2），位数n为4，计数器的位数设置为4，初始值为0，搜索不到最右的1，输出信号的第1（i=0，i+1=1，此处将i转换为十进制计算）位是0，跳转到步骤S05，计数器的值i加1变为0001（十进制的1），最右的1从右往左所在的位数为1，密度值d从左往右第1位是0，则输出信号的第2（i+1=2）位是0；计数器的值i再加1然后跳转到步骤S02。通过计算可知输出信号的第1位、第2位、第3位和第4位都是0，在计算第5位时，i为0100（十进制的4），最右的1是第3位（j=3），密度值d的第3位也是1，则输出信号的第5位是1。以此类推，最终得到二进制密度值d为0011时输出信号为0000 1000 0000 1000。相比脉冲调制(输出信号为1100 0000 0000 0000)或传统的密度调制，本方案输出信号波动小，平均性好。

当i为0时，设定输出信号的第i+1位为0或1。即任何情况下输出信号的第一位保持统一，为0或1。或设定当i为0时，i-1的值每一位都是1，例如n=4，则i-1=1111，1111+1=0。

i的初始值也可以设为1，此时i达到2^n-1时，i增大1后变成初始值1。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明创造精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的原理或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了与门、或门、非门等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明创造精神相违背的。

Claims (6)

1.一种脉冲密度值信号转换电路，其特征在于，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第一输入端连接输出端o[j]，第j-1个或门的第二输入端连接信号线s[j-1]。

2.根据权利要求1所述的脉冲密度值信号转换电路，其特征在于，对比模块包括n个脉冲密度值输入端、n个与门和一个n输入端或门，脉冲密度值输入端依次标记为d[1]至d[n]并分别连接脉冲密度值信号的第1至n位；

第k个与门的第一输入端连接搜寻模块的输出端o[k]，第k个与门的第二输入端连接脉冲密度值输入端d[n+1-k]，第k个与门的输出端连接n输入端或门的第k个输入端；n输入端或门的输出为脉冲信号转换电路的总输出端。

3.一种脉冲密度值信号转换电路，其特征在于，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第一输入端连接计数输入端i[j]，第j-1个或门的第二输入端连接信号线s[j-1]。

4.根据权利要求3所述的脉冲密度值信号转换电路，其特征在于，对比模块包括n个脉冲密度值输入端、n个与门和一个n输入端或门，脉冲密度值输入端依次标记为d[1]至d[n]并分别连接脉冲密度值信号的第1至n位；

第k个与门的第一输入端连接搜寻模块的输出端o[k]，第k个与门的第二输入端连接脉冲密度值输入端d[n+1-k]，第k个与门的输出端连接n输入端或门的第k个输入端；n输入端或门的输出为脉冲密度值信号转换电路的总输出端。

5.一种脉冲密度值信号转换电路，其特征在于，包括搜寻模块和对比模块，所述搜寻模块包括低位检验模块和转换模块，低位检验模块的输入端连接计数器，输出端连接转换模块，转换模块的输出端连接对比模块的输入端，对比模块的输入端还连接脉冲密度值信号，对比模块的输出端为脉冲密度值信号转换电路的输出端；所述低位检验模块包括n-1条信号线、n个计数输入端和n-2个或门，转换模块包括n-1个与门、n-1个或门和n个输出端，n为计数器的位数，信号线依次标记为s[1]至s[n-1]，计数输入端依次标记为i[1]至i[n]并分别连接计数器的第1至n位，输出端依次标记为o[1]至o[n]；第j个或门有j+1个输入端；

计数输入端i[1]直接连接输出端o[1]和信号线s[1]，信号线s[1]通过一个非门连接第1个与门的第一输入端，第一个与门的第二输入端连接计数输入端i[2]，第一个与门的输出端连接输出端o[2]；

当j≥2时，第j-1个或门的输出端连接信号线s[j]，信号线s[j]通过一个非门连接第j个与门的第一输入端，第j个与门的第二输入端连接计数输入端i[j+1]；第j-1个或门的第g个输入端连接计数输入端i[g]。

6.根据权利要求5所述的脉冲密度值信号转换电路，其特征在于，对比模块包括n个脉冲密度值输入端、n个与门和一个n输入端或门，脉冲密度值输入端依次标记为d[1]至d[n]并分别连接脉冲信号密度值的第1至n位；

第k个与门的第一输入端连接搜寻模块的输出端o[k]，第k个与门的第二输入端连接信号输入端d[n+1-k]，第k个与门的输出端连接n输入端或门的第k个输入端；n输入端或门的输出为脉冲信号转换电路的总输出端。