DE4015854A1 - Pulsbreiten-modulationsschaltung - Google Patents
Pulsbreiten-modulationsschaltungInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
- H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
- Channel Selection Circuits, Automatic Tuning Circuits (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Pulsbreiten-
Modulationsschaltung mit einem Mikroprozessor, die ein
Steuersignal für einen elektronischen Schalter erzeugt,
das ein vom Mikroprozessor frei zu bestimmendes
Tastverhältnis aufweist. Unter einem Mikroprozessor ist
hier auch ein Mikrocomputer zu verstehen.
Mikroprozessoren werden zur Steuerung verschiedenster
Funktionen von Geräten eingesetzt. Beispielsweise werden
sie auch bei Waschmaschinen verwendet. Weisen solche
Geräte einen gleichstromgespeisten Verbraucher,
beispielsweise einen Gleichstrommotor auf, dann soll
dessen jeweilige Leistung, beispielsweise Drehzahl, über
einen elektronischen Schalter gesteuert werden. Der
elektronische Schalter wird dann mit einem Steuersignal
angesteuert, das sich zyklisch wiederholt und ein
bestimmtes Tastverhältnis aufweist. Dieses stellt das
Verhältnis der Impulsdauer zur Impulspause einer Periode
dar. Das Tastverhältnis wird von einem Pulsbreiten-
Modulator erzeugt.
Soll der Pulsbreiten-Modulator von einem Mikroprozessor
gesteuert werden, dann wird nach dem Stand der Technik
hierzu ein bekannter, analog arbeitender Pulsbreiten-
Modulator verwendet, der ein der Höhe seiner jeweiligen
Eingangsspannung entsprechendes Tastverhältnis des
Steuersignals erzeugt. Um diesen Pulsbreiten-Modulator
durch einen Mikroprozessor steuern zu können, ist
zwischen den Mikroprozessor und den Pulsbreiten-Modulator
ein Digital/Analog-Wandler zu schalten. Dies ist
schaltungstechnisch aufwendig. Wenn nicht eine den
Aufwand weiter vergrößernde Serien/Parallelwandlung
vorgesehen ist, werden dabei n-Ausgänge des
Mikroprozessors belegt. n wird umso größer, je feiner
gestuft ein gewünschtes Tastverhältnis einstellbar sein
soll. Diese Ausgänge des Mikroprozessors stehen für
andere Aufgaben dann nicht mehr zur Verfügung. Dies ist
ungünstig.
Es wäre auch möglich, durch die Software des
Mikrocomputers direkt an einem seiner Ausgänge das
pulsbreiten-modulierte Signal zu erzeugen. Damit wäre
jedoch eine hohe zeitliche Belastung des Mikrocomputers
verbunden. Diese Zeit steht für andere Aufgaben nicht zur
Verfügung. Zudem liegt die auf solche Weise erreichbare
maximale Frequenz des pulsbreitenmodulierten
Ausgangssignales relativ niedrig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pulsbreiten-
Modulationsschaltung der eingangs genannten Art
vorzuschlagen, die schaltungstechnisch einfach aufgebaut
ist.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer ersten Lösung
dadurch gelöst, daß das Ausgangssignal des
Mikroprozessors eine der Impulsdauer des
Tastverhältnisses entsprechende Folge von H-Signalen und
eine der Impulspause des Tastverhältnisses entsprechende
Folge von L-Signalen an einem der Ausgänge des
Mikroprozessors ist, daß dieses Ausgangssignal an einem
seriellen Eingang eines Schieberegisters im Schiebetakt
in dieses eingelesen ist, daß diese Signalfolge im
Schieberegister umläuft, bis sich das Ausgangssignal
ändert und daß das Steuersignal an einem seriellen
Ausgang des Schieberegisters ansteht.
Diese Schaltung ist schaltungstechnisch einfach und
eignet sich auch für eine Integration zusammen mit dem
Mikroprozessor-Baustein. Sie arbeitet mit einem
handelsüblichen Schieberegister. Ein weiterer Vorteil
dieser Schaltung besteht darin, daß sie für die
Übermittlung der Information des Ausgangssignals auf das
Schieberegister höchstens zwei Ausgangsanschlüsse des
Mikroprozessors belegt. Die anderen Ausgänge des
Mikroprozessors bleiben somit für andere Steueraufgaben
frei verfügbar. Durch die Umlauffunktion des
Schieberegisters ist auch erreicht, daß der
Mikroprozessor das dem jeweiligen Tastverhältnis
entsprechende Ausgangssignal nicht ständig zur Verfügung
stellen muß. Es genügt, wenn er nur ein geändertes
Ausgangssignal an das Schieberegister leitet.
Im einfachsten Fall können die Schiebefrequenz des
Schieberegisters und die Taktfrequenz des Mikroprozessors
gleich sein. Es ist jedoch auch möglich, die
Schiebefrequenz des Schieberegisters anders auszulegen
als die Taktfrequenz des Mikroprozessors. Günstig dabei
ist es, die Schiebefrequenz des Schieberegisters höher
auszulegen als die Taktfrequenz des Mikroprozessors.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung ergeben sich
aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen.
Eine zweite Lösung der genannten Aufgabe zeichnet sich
dadurch aus, daß das Ausgangssignal eine der Impulsdauer
des Tastverhältnisses entsprechende Binärzahl an
n-Datenausgängen des Mikroprozessors ist, daß dieses
Ausgangssignal an n-erste Eingänge eines digitalen
Vergleichers gelegt ist, daß an n-zweiten Eingängen des
Vergleichers ein Binärzähler liegt, der entsprechend der
Periode des Steuersignals zyklisch zählt, und daß der
Vergleicher dann, wenn der Zählerstand der Binärzahl des
Mikroprozessors gleich ist, an seinem Ausgang von H-Pegel
auf L-Pegel schaltet.
Auch der Aufbau dieser Schaltung ist schaltungstechnisch
einfach. Allerdings werden hier mehrere Ausgänge des
Mikroprozessors belegt. Günstig ist, daß die Zählfrequenz
des Zählers völlig unabhängig von der Taktfrequenz des
Mikroprozessors gewählt werden kann, ohne daß sich dies
auf das Steuersignal ungünstig auswirkt. Günstig ist
auch, daß sich die softwaremäßige Belastung des
Mikroprozessors auf ein Minimum reduziert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen auch dieser Lösung ergeben
sich aus den Unteransprüchen und der folgenden
Beschreibung.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Pulsbreiten-
Modulationsschaltung bei einem drehzahlgeregelten
Waschmaschinenantrieb mit Gleichstromuniversalmotor,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Pulsbreiten-
Modulationsschaltung,
Fig. 3 ein Zeitdiagramm,
Fig. 4 eine Fig. 2 ähnliche Schaltung,
Fig. 5 eine weitere, Fig. 2 ähnliche Schaltung und
Fig. 6 eine andere Pulsbreiten-Modulationsschaltung.
Nach Fig. 1 ist ein Gleichstromuniversalmotor (1) über
ein Gleichrichter-Netzgerät (2) an das 220 V-Haushaltsnetz
angeschlossen. In Reihe zum Motor (1) liegt ein
elektronischer Schalter (3). Dieser ist beispielsweise von
einem Feldeffekttransistor gebildet. Liegt das
Steuersignal an seinem Steueranschluß (4) auf positivem
Potential, dann läuft der Motor (1). Liegt das
Steuersignal auf 0-Potential, dann ist der Motorstrom
gesperrt. Parallel zum Motor (1) ist eine Freilaufdiode (5)
geschaltet.
Das Steuersignal am Steueranschluß (4) wird von einer
Pulsbreiten-Modulationsschaltung (6) erzeugt. Diese
besteht aus einem Schieberegister (10) und einem
Mikroprozessor oder Mikrocomputer (7). An diesen sind ein
Programmschaltwerk (8) und ein vom Motor (1) betriebener
Tachogenerator (9) angeschlossen. Weitere Eingabeglieder,
die an den Mikroprozessor (7) angeschlossen sind und
weitere Aggregate, die der Mikroprozessor (7) steuert,
sind nicht näher dargestellt.
Die Pulsbreiten-Modulationsschaltung (6) nach den Fig.
2 bis 5 weist das Schieberegister (10) auf. Dessen
serieller Ausgang (11) liegt am Steueranschluß (4).
Ein erster serieller Dateneingang (12) des
Schieberegisters (10) ist an einen einzigen
Datenausgang (13) des Mikroprozessors (7) angeschlossen.
Der Mikroprozessor (7) ist so ausgelegt, daß an seinem
Datenausgang (13) ein Datenstrom auftritt, der sich aus
einer Folge von N H-Signalen "1" und einer Folge von
(k-N) L-Signalen "0" zusammensetzt. Dabei liegt N
zwischen Null und k. Das Schieberegister (10) ist ein
k-bit- Schieberegister.
In Fig. 3a ist ein solcher Datenstrom beispielshaft
gezeigt. Fig. 3b zeigt das dementsprechende Steuersignal
am Ausgang (11) bzw. am Steueranschluß (4). Das
Tastverhältnis (Te/Ta) ist in diesem Beispielsfall
geringfügig größer als 1. Zur Einstellung eines größeren
Tastverhältnisses gibt der Mikroprozessor (7) entsprechend
mehr "1"-Signale und entsprechend weniger "0"-Signale ab
und umgekehrt.
Das Schieberegister (10) arbeitet mit einem Schiebetakt.
Dieser ist an dessen Takteingang (14) gelegt. Die
Taktimpulse weisen jeweils die Länge tc auf. Der
Takteingang (14) liegt bei den Ausführungsbeispielen nach
den Fig. 2 bis 5 an einem Taktausgang (15) des
Mikroprozessors (7). Er kann auch direkt mit einem den
Takt des Mikroprozessors (7) bestimmenden Taktgenerator
verbunden sein.
Vorzugsweise ist die Signalfrequenz (fc) des Datenstroms
am Datenausgang (13) des Mikroprozessors (7) fc = 1/ktc. Es
ist dann gewährleistet, daß der Datenstrom nach Fig. 3a
als in der Impulsdauer (Te) und der Impulspause (Ta)
gleichmäßiger Pegel am Ausgang (11) auftritt.
Entsprechend der Anzahl N der "1"-Signal und der Anzahl
k-N der "0"-Signale stellt sich am Ausgang (11) ein
Tastverhältnis zwischen 0 und 100% in Schritten von
100/k % ein.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist das
Schieberegister (10) einen Wahleingang (16) und einen
zweiten seriellen Dateneingang (17) auf, der mit dem
Ausgang (11) über eine Rückkopplungsleitung (18) verbunden
ist. Das Signal am Wahleingang (16) bestimmt, ob das
Schieberegister (10) über den ersten Dateneingang (12)
neueingelesen wird, oder sein Inhalt über den zweiten
Dateneingang (17) umläuft.
Der Wahleingang (16) ist beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 an einen Steuerausgang (19) als zweiten
Datenausgang des Mikroprozessors (7) angeschlossen.
Das Einschreiben des jeweiligen Datenstroms, bestehend
aus den "1"- und "0"-Folgen (vgl. Fig. 3a) und der
Umlaufbetrieb geschieht etwa folgendermaßen:
Der Steuerausgang (19) schaltet den Wahleingang (16) des Schieberegisters (10) so, daß dessen erster Dateneingang (12) wirksam ist und damit die "1"-Folge in das Schieberegister (10) eingelesen wird. Nach N-Schiebetakten schaltet der Datenausgang (13) auf "0". Anschließend nach dem Ablauf von k-Schiebetakten schaltet der Steuerausgang (19) des Mikroprozessors (7) das Schieberegister (10) auf den zweiten Dateneingang (17), so daß nun der Inhalt des Schieberegisters (10) im Schiebetakt ständig umläuft. Dadurch bleibt das Tastverhältnis am Ausgang (11) unverändert.
Der Steuerausgang (19) schaltet den Wahleingang (16) des Schieberegisters (10) so, daß dessen erster Dateneingang (12) wirksam ist und damit die "1"-Folge in das Schieberegister (10) eingelesen wird. Nach N-Schiebetakten schaltet der Datenausgang (13) auf "0". Anschließend nach dem Ablauf von k-Schiebetakten schaltet der Steuerausgang (19) des Mikroprozessors (7) das Schieberegister (10) auf den zweiten Dateneingang (17), so daß nun der Inhalt des Schieberegisters (10) im Schiebetakt ständig umläuft. Dadurch bleibt das Tastverhältnis am Ausgang (11) unverändert.
Bei einer vom Mikroprozessor (7) gewünschten Änderung des
Tastverhältnisses schaltet dieser über seinen
Steuerausgang (19) das Schieberegister (10) so um, daß es
über seinen ersten Dateneingang (12) die geänderten "1"/
"0"-Folgen aufnimmt.
Besitzt das Schieberegister (10) nur einen einzigen
Dateneingang (12), dann kann die Umschaltsteuerung durch
ein zusätzliches logisches Gatter erreicht werden. Dieses
leitet - gesteuert durch den Ausgang (19) - entweder die
Daten vom Ausgang (13) des Mikroprozessors (7) oder vom
Ausgang (11) des Schieberegisters (10) zu dessen
Eingang (12).
Die Signalfrequenz (fc) am Ausgang (11) des
Schieberegisters (10) kann variiert werden. Dies kann
dadurch geschehen, daß die Schiebetaktfrequenz am
Takteingang (14) oder die Länge (k) des
Schieberegisters (10) geändert wird. Die
Schiebetaktfrequenz ließe sich durch einen Frequenzteiler
zwischen dem Taktausgang (15) und dem Takteingang (14)
erniedrigen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind durch das
Schieberegister (10) nur zwei der Datenausgänge des
Mikroprozessors (7) beansprucht. Im einfachsten Fall der
Gleichheit der Taktfrequenz des Mikroprozessors (7) und
der Schiebetaktfrequenz des Schieberegisters (10) ist kein
weiteres Bauteil als das Schieberegister (10) nötig. Wenn
die Taktfrequenz des Mikroprozessors (7) von der
Schiebetaktfrequenz des Schieberegisters (10) abweichen
soll, ist eine Synchronisation zwischen den
unterschiedlichen Frequenzen vorzusehen.
Besitzt das Schieberegister (10) nur einen
Dateneingang (12), dann ist für die Umschaltung des
Datenstromes am Eingang (12) vom Ausgang (11) auf den
Ausgang (13) und umgekehrt beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 ein zusätzliches logisches Gatter nötig.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann auf ein
solches zusätzliches logisches Gatter verzichtet werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist ein
Mikroprozessor (7) vorgesehen, dessen Datenausgang (13) ein
Tristate-Ausgang ist. Dieser liegt an dem Dateneingang
(12) des Schieberegisters (10). Der Ausgang (11) des
Schieberegisters (10) ist über die Rückkopplungsleitung
(18) an den Dateneingang (12) gelegt. In der
Rückkopplungsleitung (18) ist ein ohmscher Widerstand (20)
angeordnet.
Der Widerstand (20) ist so hoch bemessen, daß er dann,
wenn der Datenausgang (13) aktiv ist, das vom Ausgang (11)
des Schieberegisters (10) kommende Signal unterdrückt. Der
Widerstand (20) ist auch so bemessen, daß er dann, wenn
der Datenausgang (13) aktiv ist, die zulässige
Strombelastung des Ausgangs (13) und des Ausgangs (11)
nicht überschritten wird. Andererseits ist der
Widerstand (20) so niedrig bemessen, so daß er die
Zeitkonstante, die er und die Eingangskapazität des
Dateneingangs (12) des Schieberegisters (10) und die
Ausgangskapazität des Datenausgangs (13) im
High-Impedanz-Zustand bestimmt, eine zur Rückkopplung
über die Rückkopplungsleitung (18) ausreichende
Flankensteilheit gewährleistet, d. h. deutlich unter der
Länge einer Schiebetaktperiode bleibt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 erübrigt sich im
Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der
Anschluß des zweiten Datenausgangs (19) an das
Schieberegister (10).
Die Pulsbreiteninformation (vgl. Fig. 3a) wird bei einer
ersten Ausführungsform nach Fig. 4 in das
Schieberegister (10) etwa folgendermaßen eingelesen:
Der Mikroprozessor (7) schaltet seinen Tristate- Ausgang (13) aus dem High-Impedanz-Zustand in den aktiven Zustand. Danach schaltet der Mikroprozessor (7) nach k-Schiebetakten seinen Tristate-Ausgang (13) in den High- Impedanz-Zustand zurück. Während der dazwischen bestehenden aktiven Phase schaltet der Mikroprozessor (7) seinen Logikpegel einmal von "1" auf "0" entsprechend Fig. 3a um.
Der Mikroprozessor (7) schaltet seinen Tristate- Ausgang (13) aus dem High-Impedanz-Zustand in den aktiven Zustand. Danach schaltet der Mikroprozessor (7) nach k-Schiebetakten seinen Tristate-Ausgang (13) in den High- Impedanz-Zustand zurück. Während der dazwischen bestehenden aktiven Phase schaltet der Mikroprozessor (7) seinen Logikpegel einmal von "1" auf "0" entsprechend Fig. 3a um.
In einer zweiten Ausführungsform nach Fig. 4 läßt sich
speziell ein Mikroprozessor (7) des Typs 68HC05 (Motorola)
verwenden. Dieser besitzt einen Ausgang (15), der mit
"PC2" bezeichnet ist. Dieser Ausgang hat
programmgesteuert eine der beiden folgenden Funktionen:
- 1) "PC2" ist ein normaler PORT-Ausgang oder ein PORT- Eingang,
- 2) "PC2" ist der Ausgang des prozessorinternen Taktes.
Hinsichtlich der Funktionsweise des Rückkopplungszweiges
gilt das oben Gesagte. Hinsichtlich des Einlesens gilt
folgendes:
Als Schiebetakt-Ausgang (15) wird der Ausgang "PC2"
verwendet. Zum Einlesen der Dateninformation in das
Schieberegister (10) schaltet der Mikroprozessor (7) seinen
Ausgang "PC2" (15) in die Funktion "PORT-Ausgang". Der
Tristate-Ausgang (13) verhält sich wie oben beschrieben.
Die Schiebetakte zum Einlesen des Datenstromes werden
jetzt jedoch softwaremäßig am Ausgang "PC2" (15) erzeugt.
Nach dieser Einlesephase schaltet der Mikroprozessor (7)
den Ausgang "PC2" (15) in die zweite der oben genannten
Funktionen um, in der "PC2" der Ausgang des
prozessorinternen Taktes ist. Der Vorteil dieser
Ausführungsform besteht darin, daß die Länge der für den
Einlesevorgang notwendigen Programmschleife unabhängig
vom hardwaremäßig erzeugten Schiebetakt sein kann. Sie
kann insbesondere länger als ein Schiebetakt sein.
Bei den zu den Fig. 2 und 4 beschriebenen Ausführungen
ergibt sich, daß bei einer Vergrößerung der Länge (k) des
Schieberegisters (10), die zur Erhöhung der Auflösung des
gewünschten Tastverhältnisses gewünscht ist, also einer
möglichst feinstufigen Wahl des Tastverhältnisses dient,
die Taktfrequenz des Mikroprozessors (7) entsprechend hoch
gewählt werden muß, um einen gewünschten großen
Schiebetakt zu erreichen. Der Erhöhung der Taktfrequenz
des Mikroprozessors (7) sind jedoch technische Grenzen
gesetzt. Für die vorgesehenen Steuerungen geeignete
Mikroprozessoren haben eine Taktfrequenz, die niedriger
ist, als es für eine hohe Auflösung des wählbaren
Tastverhältnisses gewünscht ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die
Schiebetaktfrequenz des Schieberegisters (10) unabhängig
von der Taktfrequenz des Mikroprozessors (7). Bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der mit dem
Takteingang (14) des Schieberegisters (10) verbundene
Taktausgang (15) des Mikroprozessors (7) ebenfalls ein
Tristate-Ausgang. An diesem ist über einen Widerstand
(21), der in seiner Dimensionierung dem Widerstand (20)
entspricht, ein Taktgenerator (22) angeschlossen. Der
Taktgenerator (22) erzeugt für das Schieberegister (10)
einen Takt, der vorzugsweise wesentlich höher ist, als
der Takt des Mikroprozessors (7). Der Takt des
Taktgenerators (22) ist im Schieberegister (10) wirksam,
wenn das Schieberegister (10) im Umlaufbetrieb arbeitet.
Der vom Mikroprozessor (7) erzeugte Takt ist dann wirksam,
wenn ein neuer Datenstrom (vgl. Fig. 3a) in das
Schieberegister (10) einzuschreiben ist.
Der Mikroprozessor (7) schreibt einen neuen Datenstrom
asynchron zum Schiebetakt des Schieberegisters (10) etwa
in folgender Weise ein:
Die beiden Ausgänge (13, 15) des Mikroprozessors (7) gehen vom High-Impedanz-Zustand in den aktiven Zustand über. Damit werden diese Ausgänge an dem Schieberegister (10) wirksam. Die über die Widerstände (20, 21) wirkenden Signale werden dadurch unterdrückt. Der Datenausgang (13) liefert die Dateninformation an den Eingang (12). Der Taktausgang (15) bestimmt den zugehörigen Schiebetakt. Nach k Schiebetakten steht die vollständige, neue, die Pulsbreiten- Modulation bestimmende Information im Schieberegister (10).
Die beiden Ausgänge (13, 15) des Mikroprozessors (7) gehen vom High-Impedanz-Zustand in den aktiven Zustand über. Damit werden diese Ausgänge an dem Schieberegister (10) wirksam. Die über die Widerstände (20, 21) wirkenden Signale werden dadurch unterdrückt. Der Datenausgang (13) liefert die Dateninformation an den Eingang (12). Der Taktausgang (15) bestimmt den zugehörigen Schiebetakt. Nach k Schiebetakten steht die vollständige, neue, die Pulsbreiten- Modulation bestimmende Information im Schieberegister (10).
Danach werden die beiden Tristate-Ausgänge (13, 15) des
Mikroprozessors (7) in den High-Impedanz-Zustand
geschaltet. Danach tritt am Takteingang (14) der
vorzugsweise höhere Takt des Taktgenerators (22) auf. Der
Dateneingang (12) ist über die Rückkopplungsleitung (18)
und dem Widerstand (20) wieder mit dem Ausgang (11)
verbunden.
Ein Nachteil der Schaltungen nach den Fig. 2 bis 5
besteht darin, daß das Einschreiben einer neuen
Information in das Schieberegister (10) nicht mit den
jeweils umlaufenden Daten synchronisiert ist. Dadurch
entsteht während dieser Zeit kurzfristig ein
undefiniertes Ausgangssignal. Diesen Nachteil vermeidet
die Schaltung nach Fig. 6.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind
n-Datenausgänge (23) mit n-ersten Dateneingängen (24) eines
n-Bit digitalen Vergleichers (25) verbunden. An n-zweiten
Dateneingängen (26) des Vergleichers (25) liegen
n-Ausgänge (27) eines n-Bit-Binärzählers (28). Dieser
arbeitet mit einer von der Taktfrequenz des
Mikroprozessors (7) völlig unabhängigen Zählfrequenz (fs) .
Der Binärzähler (28) gibt im Zyklus seines Taktes der
Frequenz (fs) an seinen n-binär-kodierten Ausgängen (27)
eine ständige Folge von Binärzahlen zwischen 0 und 2n ab.
Beim Zählerüberlauf beim Stand 2n beginnt er erneut mit
der Zählung bei 0. An den Datenausgängen (23) des
Mikroprozessors (7) steht ständig eine Binärziffer Z an,
deren Wert zwischen 0 und 2n liegt und die Pulsbreite P =
Z/2n × 1/fs bestimmt.
Ein Ausgang (29) des Vergleichers (25) liegt an dem
Steueranschluß (4). Der Ausgang (29) ist solange auf
H-Pegel geschaltet, wie der Zählerstand des
Binärzählers (28) kleiner ist als die vom
Mikroprozessor (7) vorgegebene Binärzahl Z. Wird der
Zählerstand gleich oder größer als die vom
Mikroprozessor (7) vorgegebene Binärzahl Z, schaltet der
Vergleicher (25) an seinem Ausgang (29) auf L-Pegel um. Es
ist dadurch das gewünschte Tastverhältnis bestimmt.
Beim Zählerüberlauf beginnt der beschriebene Vorgang
erneut. Insgesamt ergibt sich am Ausgang (29) das
gewünschte pulsbreiten-modulierte Ausgangssignal mit der
Periode T = 2n × 1/fs und der Frequenz 1/T mit dem
Tastverhältnis Z/(T-Z) .
Günstig bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist, daß
die Taktfrequenz des Mikroprozessors (7) nicht auf die
Periode bzw. Frequenz des Tastverhältnisses am
Ausgang (29) abgestimmt sein muß. Trotzdem ergeben sich im
pulsbreiten-modulierten Signal am Ausgang (29) keine
undefinierten Zustände während des Einlesens eines
geänderten Tastverhältnisses. Vorteilhaft ist auch, daß
sich der Softwareaufwand für die Ausgabe des modulierten
Signals auf einen einzigen Befehl beschränkt; nämlich auf
den Befehl "schreibe Daten auf "PORT" ".
Claims (9)
1. Pulsbreiten-Modulationsschaltung mit einem
Mikroprozessor, die ein Steuersignal für einen
elektronischen Schalter erzeugt, das ein vom
Mikroprozessor frei zu bestimmendes Tastverhältnis
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal
(Fig. 3a) eine der Impulsdauer (Te) des Tastverhältnisses
entsprechende Folge von H-Signalen und eine der
Impulspause (Ta) des Tastverhältnisses entsprechende Folge
von L-Signalen an einem der Ausgänge des
Mikroprozessors (7) ist, daß dieses Ausgangssignal an
einem seriellen Eingang (12) eines Schieberegisters (10) im
Schiebetakt in dieses eingelesen ist, daß die Signalfolge
im Schieberegister (10) umläuft, bis sich das
Ausgangssignal ändert, und daß das Steuersignal an einem
seriellen Ausgang (11) des Schieberegisters (10) ansteht.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Takt des Mikroprozessors (7) taktgleich an den
Takteingang (14) des Schieberegisters (10) gelegt ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Takt des Mikroprozessors (7) über einen
Frequenzumsetzer synchronisiert mit dem Takteingang (14)
des Schieberegisters (10) verbunden ist.
4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Takteingang (14) über einen Widerstand (21) an einem
Taktgenerator (22) liegt, welcher den Takt des
Schieberegisters (10) bestimmt, solange der Mikroprozessor
(7) kein geändertes Ausgangssignal in das Schieberegister
(10) einschreibt.
5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (7) einen
Wahleingang (16) des Schieberegisters (10) so umschaltet,
daß das Schieberegister (10) entweder im Umlauf betrieben
ist oder eine neue Signalfolge vom Mikroprozessor (7)
aufnimmt.
6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (7)
ein logisches Gatter mit Auswahlfunktion so umschaltet,
daß das Schieberegister (10) entweder im Umlauf betrieben
ist oder eine neue Signalfolge vom Mikroprozessor (7)
aufnimmt.
7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer an den
Dateneingang (12) des Schieberegisters (10) angeschlossenen
Rückkopplungsleitung (18) ein Widerstand (20) liegt, wobei
dieser Widerstand (20) so groß ist, daß in Abhängigkeit
von dem Datenausgang (13) des Mikroprozessors (7) das
Schieberegister (10) entweder im Umlauf betrieben oder in
ihn ein neues Ausgangssignal des Mikroprozessors (7)
eingeschrieben wird.
8. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Takteingang (14) des
Schieberegisters (10) der Takt des Mikroprozessors (7) und
über einen Widerstand (21) der Takt eines Taktgenerators
(22) liegt, wobei der Widerstand (21) so bemessen ist, daß
im Umlaufbetrieb des Schieberegisters (10) der
Taktgenerator (22) und beim Einlesen eines neuen
Ausgangssignals des Mikroprozessors (7) dessen
Taktfrequenz wirksam ist.
9. Pulsbreiten-Modulationsschaltung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgangssignal eine der Impulsdauer (Te) des
Tastverhältnisses entsprechende Binärzahl (Z) an
n-Ausgängen (23) des Mikroprozessors (7) ist, daß dieses
Ausgangssignal an n-erste Dateneingänge (24) eines
digitalen Vergleichers (25) gelegt ist, daß an n-zweiten
Dateneingängen (26) des Vergleichers (25) ein
Binärzähler (28) liegt, der entsprechend der Periode
(Te + Ta) des Steuersignals zählt, und daß der
Vergleicher (25), dann wenn der Zählerstand der
Binärzahl (Z) des Mikroprozessors (7) gleich ist, an seinem
Ausgang (29) von einem H-Pegel auf einen L-Pegel schaltet.
Priority Applications (3)
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