DE69805121T2 - Schaltung zur Verarbeitung von pulsbreitenmodulierten Signalen - Google Patents

Schaltung zur Verarbeitung von pulsbreitenmodulierten Signalen

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    • H03K9/08Demodulating pulses which have been modulated with a continuously-variable signal of duration- or width-mudulated pulses or of duty-cycle modulated pulses

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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Mikroelektronik, wobei hochschnelle, hochgenaue Paralleloperationen zeitlich seriell unter Verwendung von Pulsmodulationssignalen durchgeführt werden, um eine dem menschlichen Gehirn äquivalente intelligente Verarbeitung durchzuführen.
  • Mit der Entwicklung der Mikroelektronik ist eine Vorrichtung realisiert worden, welche ein große Informationsmenge verarbeiten, d. h. intelligente Verarbeitung oder Bildsignalverarbeitung durchführen kann. Bei einer solchen Vorrichtung wird eine Multibit-Zahlenwertinformation verarbeitet, wobei im Allgemeinen binäre digitale Signale benutzt werden. Da jedoch die in einer digitalen Schaltung verbrauchte Energie proportional der Anzahl der in ihr verarbeiteten Impulse ist, wird für eine Operation viel Energie benötigt, wenn eine Multibit-Zahlenwertinformation durch eine Vielzahl von Impulsen ausgedrückt wird. Da Weiterhin die Signalverarbeitung sequenziell erfolgt, benötigt man eine umfangreiche Schaltung zur parallelen Verarbeitung einer Vielzahl von Signalen. Um dies zu vermeiden, wird hiermit die Verarbeitung numerischer Information mit vielen Bits unter Verwendung eines PWM(Impulsbreitenmodulation)- Signals anstelle eines binären Digitalsignals vorgeschlagen.
  • Das PWM-Signal hat eine Spannungsamplitude, die durch einen digitalen Wert dargestellt werden kann, und eine Impulsbreite, welche eine analoge Information angibt. Mit der Entwicklung der Mikroelektroniktechnik ist ein MOS-Transistor als Grundbaustein einer integrierten Schaltung, welche das PWM Signal verarbeiten kann, weiterentwickelt worden. Als Ergebnis ist eine CMOS- Schaltung entstanden, die eine Impulsbreite mit einer zeitlichen Auflösung von 1 ns verarbeitet. Eine parallele Produktsummenberechnung, welche als Grundlage einer intelligenten Verarbeitung betrachtet wird, kann unter Benutzung des PWM- Signals in einer sehr umfangreichen, hochschnellen integrierten Schaltung, wie der CMOS-Schaltung, erfolgen.
  • Eine arithmetische Operation mit jedem Impuls eines PWM- Signals, das eine numerische Information aus vielen Bit darstellt, erfordert einen Zeitraum, der im Wesentlichen gleich der Impulsbreite ist. Nimmt man beispielsweise an, dass im Fall von 16 Bit die Zeitauflösung 1 ns beträgt, dann liegt die für die Bearbeitung einer maximalen Impulsbreite, die 16 Bit bedeutet, erforderliche Zeit bei 216 ns, d. h. ungefähr 70 us, und dies ist länger als das Tausendfache der für die Verarbeitung eines üblichen digitalen Signals erforderliche Zeit. Aus diesem Grund ist es unerlässlich, die Arbeitsgenauigkeit und -geschwindigkeit einer Verarbeitungsschaltung für ein Vielbit- PWM-Signal zu erhöhen.
  • Die hier beschriebene Erfindung ist unter den geschilderten Umständen entstanden und hat die Schaffung einer arithmetischen Verarbeitungsschaltung zum Ziel, welche unter Verwendung eines PWM-Signals eine sehr umfängliche Parallelverarbeitung einer größeren Anzahl von Bits mit höheren Geschwindigkeiten als jemals zuvor durchführen kann und auf diese Weise eine intelligente Verarbeitung realisiert, die der Verarbeitung durch das menschliche Gehirn äquivalent ist.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine mit Impulsbreitenmodulation arbeitende Schaltung vorgesehen zur Verarbeitung eines m- Bit-Impulsbreitenmodulationssignals, das durch eine Anzahl n von Teil-Impulsbreitenmodulationssignalen dargestellt ist, wobei n ein Divisor von m ist, und die Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei äquivalente Impulsmodulationsverarbeitungsschaltungen zur individuellen Verarbeitung der Anzahl n von Teil-Impulsbreitenmodulationssignalen und Ausgabe des Verarbeitungsergebnisses in Form binärer Digitalsignale, sowie einen Addierer zur Addierung der binären Digitalsignale von den Impulsmodulationsverarbeitungsschaltungen enthält.
  • Die Erfindung lässt sich besser verstehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen
  • Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung, wie ein Multibit- PWM-Signal und ein Sub-PWM-Signal dargestellt werden,
  • Fig. 2 eine Veranschaulichung einer PWM-Signal-Distanzberechnungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • Fig. 3 ein Schaltbild einer PWM-Signalspeicherschaltung, die in der Schaltung nach Fig. 2 enthalten ist,
  • Fig. 4 ein Schaltbild einer in der Schaltung nach Fig. 2 enthaltenen Referenzladungszählerschaltung (CPC),
  • Fig. 5 ein Schaltbild einer Ladungs-/Zeit-Konverterschaltung (CTC), wie sie in der Schaltung nach Fig. 2 enthalten ist, und
  • Fig. 6 die Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • Bei der Erfindung wird ein Informationen von vielen Bits enthaltendes PWM-Signal in eine Mehrzahl von Teil-PWM-Signalen unterteilt, um auf diese Weise seine Impulsbreite zu komprimieren.
  • Als Beispiel sei der Fall einer Aufteilung eines 8Bit-PWM- Signals in zwei 4Bit-PWM-Signale beschrieben. Wie Fig. 1 zeigt, werden Teil-PWM-Signale gebildet, welche den höheren vier Bit bzw. den niedrigeren vier Bit der 8Bit-Information entsprechen, die in dem PWM-Signal enthalten ist. Die Teil-PWM- Signale werden durch unabhängige 4Bit-PWM-Signalverarbeitungsschaltungen verarbeitet und dann synthetisiert.
  • Die für die Verarbeitung eines 8Bit-PWM-Signals benötigte maximale Zeit beträgt 2&sup8;Δt, während die für die Verarbeitung eines 4Bit-PWM-Signals benötigte maximale Zeit 24Δt beträgt (Δt ist die maximale Verarbeitungszeit für jedes Bit). Da 2&sup8;Δt : 2&sup4;Δt = 16 : 1 ist, kann die maximale Zeit für die Verarbeitung von Information, welche durch zwei 4-Bit-PWM- Signale dargestellt werden, auf etwa 1/16 der maximalen Zeit reduziert werden, welche für die Verarbeitung der von einem einzigen 8Bit-PWM-Signal dargestellten Information erforderlich ist.
  • Danach wird das Operationsergebnis mittels einer digitalen Schaltung gewichtet, um ein genaues 8Bit-Operationsergebnis zu erhalten. Da in diesem Falle der erforderliche Schaltungsumfang maximal 3mal so groß wie bei einer 8Bit-Verarbeitungsschaltung ist, selbst wenn er die Digitalschaltung einschließt, kann das Verhältnis der Verarbeitungseffizienz zur benötigten Fläche der Gesamtschaltung erheblich vergrößert werden. Es seien nun spezielle Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
  • [Erste Ausführungsform]
  • Fig. 2 zeigt eine bei der Erfindung verwendete PWM-Signal- Distanz-Berechnungsschaltung. Bei dieser Ausführung erhält man eine Manhattan-Distanz durch Berechnung der Summe der absoluten Differenzen zwischen entsprechenden Komponenten von k-dimensionalen PWM-Signalvektorpaaren, welche jeweils aus einem Eingangsvektor und einem Referenzvektor bestehen. Jede Komponente einer Zahl k der PWM-Signalvektoren wird durch ein 8Bit-PWM-Signal dargestellt, welches aus zwei 4Bit-Teil-PWM- Signalen besteht, die für die Information der höheren vier Bit bzw. die Information der niedrigeren 4 Bit steht. Das Ergebnis der Distanzberechnung wird durch ein binäres Digitalsignal dargestellt. Struktur und Betriebsweise dieser Schaltung seien nun beschrieben.
  • Die Schaltung nach Fig. 2 führt für die Distanzberechnung eine Addition von k-dimensionalen 8Bit-PWM-Signalen durch, die jeweils aus einem Eingangsvektor und einem Referenzvektor bestehen. In Fig. 2 besteht eine Zahl k von 8Bit-PWM-Signalen aus einer Zahl k von Teil-PWM-Signalen für die höheren vier Bit und einer Zahl k für Teil-PWM-Signale für die niedrigeren vier Bit (jeweils mit H bzw. L angedeutet). Zur Unterteilung eines SEit- PWM-Signals in zwei 4Bit-Teil-PWM-Signale kann eine (nicht dargestellte) bei der allgemeinen Signalverarbeitung verwendete Unterteilungsschaltung benutzt werden. Jedes Teil-PWM-Signal wird über einen entsprechenden Eingangsanschluss 2 einer zugehörigen Schaltstromquelle 1 als Eingang zugeführt.
  • Zur Durchführung der Distanzberechnung werden der Referenzvektor und der Eingangsvektor, welche die Teil-PWM-Signale darstellen, dem Eingang jeder Schaltstromquelle 1 über einen entsprechenden Eingangsanschluss 2 zugeführt. Alle Referenzvektoren sind zuvor in einer PWM-Signalspeicherschaltung 3 gespeichert worden. Ein Teil-PWM-Signal, welches den Eingangsvektoreingang für die Quelle 1 angibt, und ein Teil-PWM-Signalimpuls, welcher den aus dem PWM-Signalspeicher 3 ausgelesenen Referenzvektor darstellt, werden gleichzeitig auf die Eingänge einer exklusiven ODER-Schaltung 4 gegeben und bilden auf diese Weise ein PWM-Signal, dessen Impulsbreite der absoluten Differenz zwischen den Signalen entspricht. Dieses PWM-Signal steuert die Schaltstromquelle an zur Erzeugung eines konstanten Stromes für einen der Impulsbreite entsprechenden Zeitraum. Auf diese Weise wird ein Stromimpuls erzeugt.
  • Die Ausgänge einer Anzahl k von Schaltstromquellen für die Zuführung der Teil-PWM-Signale der höheren vier Bit sind an einen gemeinsamen Strom-Bus S angeschlossen. Gleichermaßen sind die Ausgänge einer Anzahl k von Schaltstromquellen für die Zuführung der Teil-PWM-Signale der niedrigeren 4Bit an einen gemeinsamen Strom-Bus 6 angeschlossen. Stromimpulse, welche von den k Schaltstromquellen, denen die Teil-PWM-Signale für die höheren 4Bit zugeführt werden, werden auf dem gemeinsamen Strom-Bus 5 addiert, während Stromimpulse, die von den k Schaltstromquellen erzeugt werden, denen die Teil-PWM-Signale der niedrigen 4Bit zugeführt werden, werden auf dem gemeinsamen Strom-Bus 6 Zusammenaddiert.
  • Die addierten Stromimpulse werden durch Integration in einer Kapazität in eine Gesamtladung Qtotal umgewandelt, die proportional der Gesamtimpulsbreite der Stromimpulse ist, wobei Referenzladungszählerschaltungen 7 und 8 verwendet werden. Jede der Zählerschaltungen 7 und 8 hat daher eine Integrationsfunktion und eine Digitalisierungsfunktion zum Digitalisieren der Gesamtladung Qtotal in Realzeit in Einheiten einer Referenzladung. Die Zählerschaltungen 7 und 8, welche den Teil-PWM-Signalen für die höheren 4Bit bzw. den Teil-PWM-Signalen für die niedrigeren 4Bit entsprechen, sind einander äquivalent und haben einen Aufbau, wie ihn Fig. 4 zeigt.
  • Weitere Extraladungen, die als Quantisierungsfehler in den Referenzladungs-Zählerschaltungen 7 und 8 auftreten, werden zeitseriell durch Ladungs-/Zeit-Konverterschaltungen 9 bzw. 10 digitalisiert, um die zeitliche Auflösung der Berechnung zu verbessern. Die Ladungs-/Zeit-Konverterschaltungen 9 und 10, die den Teil-PWM-Signalen für die höheren bzw. niedrigeren 4Bit entsprechen, sind einander äquivalent und haben eine Struktur, wie sie Fig. 5 zeigt.
  • Die digitalisierten Werte werden durch digitale Zählerschaltungen 11 bis 14 zusammenaddiert und, in Form binärer Digitalsignale als Additionsergebnis der PWM-Signale ausgegeben. Die digitalen Zählerschaltungen 11 und 12, welche den Teil-PWM-Signalen für die höheren 4Bit bzw. den Teil-PWM-Signalen für die niedrigeren 4Bit entsprechen, sind einander gleichwertig. Auch sind die digitalen Zählerschaltungen 13 und 14 einander gleichwertig. Anschließend verschiebt die digitale Zählerschaltung 15 das Berechnungsergebnis der PWM-Signale für die höheren 4Bit um 4 Bit in Richtung der höchsten Wertigkeit (MSB-Richtung) und addiert sie zu den Berechnungsergebnissen der Teil-PWM-Signale für die niedrigeren 4Bit, und auf diese Weise erhält man einen Distanzberechnungswert.
  • Fig. 3 zeigt ein Beispiel für einen Aufbau der PWM- Signalspeicherschaltung 3. Der Speicher umfasst hauptsächlich einen Mehrphasentaktgenerator 60 und eine SRAM-Schaltungs-Array 17. Der von der Schaltung 16 erzeugte Mehrphasentakt adressiert sequentiell die in der SRAM-Schaltungs-Array 17 enthaltenen SRAMs 1 - m. Beim Einschreiben wird das Eingangs-PWM-Signal unter Anwendung der Verzögerungszeit D digitalisiert und in die SRAM-Schaltungs-Array 17 in Form einer Folge von Einsen eingeschrieben. Beim Lesen werden andererseits aufeinanderfolgende Einsen, die in der SRAM-Schaltungs-Array 17 gespeichert sind, in ein Einheiten der Verzögerungszeit D ausgelesen, und so wird das PWM-Signal erzeugt. Diese Operationen werden durch Aktivierung der Mehrphasentaktschaltung unter Verwendung des PWM- Signals durchgeführt und damit außersynchron zueinander.
  • Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Schaltungsaufbaus der Referenzladungs-Zählerschaltung 7 (oder 8). Die Referenzladungs- Zählerschaltung digitalisiert Stromimpulse, welche mit Hilfe des gemeinsamen Strom-Busses 5 (oder 6) addiert worden sind. Speziell umfasst die Schaltung 7 (oder 8) hauptsächlich zwei Integrationskondensatoren 18 und 19, zwei Chopper-Spannungsvergleichsschaltungen 21 und 22 zum Vergleichen der integrierten Spannungen an den Kondensatoren mit einer externen Referenzspannung Vref, eine Verriegelungsschaltung 22 zur Steuerung der Integrations- und Entladungsvorgänge der Integrationskondensatoren 18 und 19, und einen Impulsgenerator 23 zur Erzeugung eines kurzen Impulses jedes Mal, wenn sich der Zustand der Verriegelungsschaltung ändert.
  • Die beiden Integrationskondensatoren 18 und 19 haben dieselbe Kapazität. Der andere Belag des Integrationskondensators 18, welches nicht mit dem Kondensator 19 verbunden ist, liegt an einem Schalter 24, mit dem der Kondensator an den gemeinsamen Strom-Bus angeschaltet bzw. von ihm abgeschaltet werden kann, sowie an einem Schalter 26, der zur Entladung mit einem Masseanschluss 30 verbunden ist. Gleichermaßen ist der andere Belag des Integrationskondensators 19 mit einem Schalter 25 verbunden, mit dem dieser Kondensator an den gemeinsamen Strom-Bus angeschlossen bzw. von ihm abgetrennt werden kann, sowie an einem Schalter 27, der zur Entladung am Masseanschluss 30 liegt. Der Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 18 und 19 liegt an Masse. Diese Schalter sind jeweils mit den Ausgangsanschlüssen 28 und 29 der Verriegelungsschaltung 22 verbunden und arbeiten gegenphasig zueinander, so dass die Integrationskondensatoren 18 und 19 ebenfalls gegenphasig arbeiten. Wenn also einer der Kondensatoren Stromimpulse auf den Strom-Bus integriert, wird der andere so gesteuert, dass er sich entlädt. Wenn die integrierte Spannung auf den Integrationskondensator, der nunmehr mit dem Strom-Bus 6 verbunden ist und nun die Integration ausführt, gleich der externen Referenzspannung Vref wird, dann wird das Ausgangssignal der entsprechenden der Spannungsvergleichsschaltungen 20 und 21, die in einer späteren Stufe liegen, invertiert, und damit ändert sich der Zustand der Verriegelungsschaltung 22, und der jeweils an den gemeinsamen Strom-Bus 6 angeschlossene der beiden Kondensatoren 18 und 19 wird gegen den anderen ausgetauscht. Gleichzeitig erzeugt der Impulsgenerator 23 einen kurzen Impuls, welcher von einer nach der Schaltung 15 liegenden asynchronen Zählerschaltung 31 gezählt wird. Die Zählerschaltung 31 entspricht den digitalen Zählerschaltungen 11 und 12 der Fig. 2.
  • Obgleich diese Ausführungsform die Referenzladungs- Zählerschaltung 7 gemäß Fig. 4 verwendet und die beiden Integrationskondensatoren 18 und 19 enthält, ist diese Ausführungsform nicht auf die Schaltung 7 beschränkt, sondern kann auch abgewandelt werden, so dass nur ein einziger Integrationskondensator zur Realisierung der gleichen Funktion benutzt wird.
  • Ist die Kapazität jedes der Integrationskondensatoren 18 und 19 Cint und die externe Referenzspannung Vref, dann wird die Gesamtladung Qtotal in Einheiten von Qstd = Cint·Vref digitalisiert. Nimmt man an, dass der digitale Wert A ist, dann gilt die Gleichung Qtotal = AQstd + Qr, wobei Qr (< Qstd) den Quantisierungsfehler darstellt.
  • Fig. 5 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Ladungs-/Zeit- Konverterschaltung 9 (oder 10) sie enthält einen Mehrphasentaktgenerator 33, der aus einer Anzahl m von in Reihe geschalteten Verzögerungsschaltungen 32 besteht, und eine Registerschaltung 35, die aus einer Anzahl m von in Reihe geschalteten DFF-Schaltungen 34 besteht, welche den Verzögerungsschaltungen 32 entsprechen. Jede Verzögerungsschaltung 32 erzeugt einen einzelnen Impuls von einer. Breite, die nicht größer als ihre Zeitverzögerung ist, wenn der kurze Ausgangsimpuls auftritt. Als Ergebnis erzeugt der Mehrphasentaktgenerator 33 eine Anzahl m von unabhängigen, aufeinanderfolgenden Impulszügen. Wenn jede der den DFF-Schaltungen 34 entsprechenden Verzögerungsschaltungen 32 einen Impuls erzeugt, dann wird ein TorTransistor 39 oder 40 zur Verbindung eines der Ausgänge der Verriegelungsschaltung mit einer Differenzial-Bitleitung 37 oder 38 eingeschaltet, so dass der Zustand der Differenzial-Bitleitung in das Register 35 eingeschrieben wird. Dadurch wird der Zustand der Differenzial-Bitleitung im Register durch den Mehrphasentaktgenerator 33 in Einheiten der Verzögerungsleitung D eingeschrieben, und der gespeicherte Inhalt wird sequenziell in Synchronismus mit externen Takten ausgelesen.
  • Die Differenzial-Bitleitungen 37 und 38 jeder der Ladungs-/ Zeit-Konverterschaltungen 9 und 10 der Fig. 5 sind mit der Verriegelungsschaltung 22 der Referenzladungszählerschaltung 7 der Fig. 4 verbunden. Nachdem der digitalisierte Wert A der Gesamtladung Qtotal gebildet ist, werden die in Frage kommende Schaltstromquelle 1 und der Mehrphasentaktgenerator 33 gleichzeitig eingeschaltet und integrieren zusätzlich einen Referenzstrom Iref und speichern den Zustand der Differenzial-Bitleitung im Register. Der Zeitraum für die Durchführung der zusätzlichen Integration bis zum Zustand der Änderung der Verriegelungsschaltung 22 wird als Folge abwechselnder Einsen und Nullen im Register gespeichert, und der Zustand der Schaltung 22 nach dem Ende wird nach der Folge von Zahlen gespeichert. Eine Synchronzählerschaltung 36, die auf das Register 35 folgt, zählt die Ausgänge der Ladungs-/Zeit-Konverterschaltung 9 oder 10 synchron mit dem Lesetakt, und auf diese Weise erhält man vom Ausgang des Registers eine Anzahl B von Ausgangssignalen, die in den DFF-Schaltungen 34 als Einsen und Nullen gespeichert werden. Die Synchronzählerschaltung 36 entspricht den digitalen Zählerschaltungen 13 und 14 der Fig. 2.
  • Genügt der Referenzstrom Qstd = sDIref, dann stellt B den Wert dar, der durch Digitalisierung der integrierten Ladung Qr in Einheiten von DIref erhalten wird. In diesem Falle wird Qr = BDIref + Q'r gebildet, und Q% (< DIref) stellt den Quantisierungsfehler der Ladungs-/Zeit-Konverterschaltung 9 oder 10 dar.
  • Aus dem von der Referenzladungszählerschaltung 7 erhaltenen digitalisierten Wert A und dem von der Ladungs-/Zeit- Konverterschaltung 9 oder 10 erhaltenen digitalen Wert B lässt sich bestimmen, dass das Additionsergebnis 2c A + B ist, wobei s = 2c ist. Die binäre digitale Darstellung lässt sich realisieren durch Verbinden der asynchronen Zählerschaltung 31 mit der synchronen Zählerschaltung 36, wobei die niedrigerstelligen Bits der Schaltung 31 als c Bits eingestellt werden.
  • Wie oben beschrieben, werden in der PWM-Signaldistanzberechnungsschaltung der ersten Ausführungsform k-dimensionale 8Bit-PWM-Signale in eine Anzahl k von Teil-PWM-Signalen für die höheren 4Bit und eine Anzahl k von Teil-PWM-Signalen für die niedrigeren 4Bit unterteilt. Jedes PWM-Signal wird einer entsprechenden Schaltstromquelle 1 der Distanzberechnungsschaltung über einen Eingangsanschluss 2 als Eingangssignal zugeführt. Diejenigen Schaltstromquelen 1, welche die Teil-PWM-Signale für die höheren 4Bit erhalten und mit einem "H" bezeichnet sind, sind mit dem Strom-Bus 5 verbunden, während die Schaltstromquelle 1, der die Teil-PWM-Signale für die niedrigeren 4Bit zugeführt werden und die mit "L" bezeichnet sind, an den Strom- Bus 6 angeschlossen sind. Die den Strom-Bussen 5 und 6 als Ausgangssignale zugeführten Stromimpulse werden abwechselnd von den beiden Integrationskondensatoren 18 und 19 integriert, die mit jeweils einem der Strom-Busse verbunden sind. Wie erwähnt, werden die Kondensatoren 18 und 19 durch die Verriegelungsschaltung so gesteuert, dass einer von ihnen Stromimpulse integriert, während der andere den in ihm angesammelten Strom entlädt, und dass die Arbeitsweise der Kondensatoren miteinander vertauscht wird, wenn die den integrierten Stromimpulsen entsprechende Integrationsspannung die Referenzspannung erreicht hat. Die Anzahl der Zustandsänderungsvorgänge der Verriegelungsschaltung 22 wird durch die asynchrone Zählerschaltung 31 gezählt, um einen digitalisierten Wert der Gesamtintegrationsladung zu erhalten. Darüber hinaus werden die integrierten Ladungen, die in den Integrationskondensatoren 18 und 19 verbleiben, als ein Quantisierungsfehler betrachtet und duch eine zusätzliche Integration des Referenzstroms in der Ladungs- /Zeit-Konverterschaltung 9 oder 10 in einen Zeitraum umgewandelt, der vom Beginn der Integration bis zu dem Zeitpunkt benötigt wird, wo die Spannung die Referenzspannung erreicht hat. Dies führt zu einer zehnfachen Erhöhung der Auflösung bei diesem Betrieb.
  • Die so einzeln verarbeiteten Teil-PWM-Signale für die höheren und die niedrigeren 4Bit werden von der in der letzten Stufe enthaltenen digitalen Zählerschaltung 15 zusammenaddiert. Bei dieser Addition verschiebt die digitale Zählerschaltung 15 das Berechnungsergebnis der Teil-PWM-Signale für die höheren 4Bits um 4 Bit in die höchstwertige Richtung und addiert sie zu den Berechnungsergebnissen der Teil-PWM-Signale für die niedrigeren 4Bit.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden die Teil-PWM- Signale für die höheren und die niedrigeren 4Bit parallel verarbeitet unter Verwendung der jeweiligen Schaltung 7, 9, 11, 13 und der Schaltung 18, 12 und 14, welche unabhängig voneinander sind. Die Ausführungsform kann jedoch gemäß Fig. 6 modifiziert werden, wobei die an einen gemeinsamen Strom-Bus 41 angeschlossenen Berechnungsschaltungen 42, 43 etc., durch zeitserielle Verarbeitung die Berechnungsergebnisse der Signale für die höheren und die niedrigeren Bits in Registern für höhere und niedrigere Bit speichern können, welche in ihnen enthalten sind. Die zeitserielle Verarbeitung erfordert keine besondere Schaltung, sondern kann durch eine übliche elektronische Schaltung und entsprechendes Verfahren durchgeführt werden. Bei der zweiten Ausführungsform werden die Teil-PWM-Signale für die höheren und die niedrigeren 4Bit als Eingangssignale zeitseriell auf eine einzige Schaltstromquelle 44 gegeben. Jede Schältstromquelle 44 ist an den gemeinsamen Strom-Bus 41 angeschlossen. Jede der mit dem gemeinsamen Strom-Bus 41 verbundenen Referenzladungszählerschaltungen 42 und mit der Schaltung 42 verbundenen Ladungs-/Zeit-Konverterschaltungen 43 verarbeitet auch zeitseriell die Teil-PWM-Signale für die höheren und niedrigeren 4Bit und gibt auf diese Weise die verarbeiteten Teil-PWM- Signale für die höheren 4Bit an die digitalen Zählerschaltungen 45 und 47 und die verarbeiteten Teil-PWM-Signale für die niedrigeren Bit an die digitalen Zählerschaltungen 46 und 48 aus. Die Ausgänge der Zählerschaltungen 47 und 48 werden einer digitalen Zählerschaltung 49 zugeführt, wo die Berechnungsergebnisse der Teil-PWM-Signale für die höheren 4Bit um 4 Bit in die höchstwertige Richtung verschoben werden und zu den Berechnungsergebnissen der Teil-PWM-Signale für die niedrigen 4Bit addiert werden, so dass man einen Distanzberechnungswert erhält. Die digitalen Zählerschaltungen 45 und 46 entsprechen den digitalen Zählerschaltungen 11 und 12 in Fig. 2, die digitalen Zählerschaltungen 47 und 48 entsprechen den digitalen Zählerschaltungen 13 und 14 in Fig. 2, und die digitale Zählerschaltung 49 entspricht der digitalen Zählerschaltung 15 in Fig. 2.
  • Wenn auch die beschriebenen Ausführungsformen jeweils auf eine PWM-Signal-Distanzberechnungsschaltung gerichtet sind, welche einer Anzahl k von 8Bit-PWM-Signalen in eine Anzahl k von Teil- PWM-Signalen für die höheren und die niedrigeren 4Bit aufteilt, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen oder auf Schaltungen zur Berechnung von PWM- Signaldistanzen beschränkt ist.
  • Wie gesagt hat die PWM-Verarbeitungsschaltung die folgenden Vorteile:
  • Die für die Bearbeitung einer Impulsbreite erforderliche maximale Bearbeitungszeit lässt sich reduzieren auf 2-m(1-1/n) durch Darstellung eines mBit PWM-Signals mit einer Anzahl n von Teil- PWM-Signalen (wobei n ein Divisor von m ist). Weiterhin können die Teil-PWM-Signale durch eine Impulsmodulationsschaltung parallel verarbeitet werden, und die Genauigkeit der m-Bit- Reihenfolge der Verarbeitungsergebnisse lässt sich erhalten, wenn man sie digital synthetisiert.

Claims (3)

1. Impulsbreitendemodulatorschaltung zur Verarbeitung eines impulsbreitenmodulierten Signals, welche eine Auflösung von m-Bits hat und durch eine Anzahl von n von Teil- Impulsbreitenmodulationssignalen dargestellt wird, wobei n ein Divisor von m ist, gekennzeichnet durch
mindestens zwei äquivalente Impulsbreitendemodulatorschaltungen zur individuellen Verarbeitung der Anzahl n von TEil-Impulsbreitenmodulationssignalen und Ausgabe der Verarbeitungsergebnisse in Form binärer Digitalsignale, und einer Kombinationsvorrichtung zur Kombinierung der binären Digitalsignale von den Impulsbreitendemodulatorschaltungen zur Bildung eines m-Bit-Wortes.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreitendemodulatorschaltungen einen Stromimpulsgenerator (1) zur Erzeugung von Stromimpulsen entsprechend den Teil-Impulsbreitenmodulationssignalen, einen Strom- Bus (5, 6) zur Übertragung der erzeugten Stromimpulse und einen Integrator (18, 19) zum Integrieren der Stromimpulse und Umwandeln der integrierten Stromimpulse in Ladungen sowie einen Digitalisierer für die Summe der Ladungen zur Gewinnung digitaler Daten enthält.
3. Impulsbreitendemodulatorschaltung zur Verarbeitung eines impulsbreitenmodulierten Signals mit einer Auflösung von m-Bits, welches durch eine Anzahl von n Teil- Impulsbreitenmodulationssignalen dargestellt wird, wobei n ein Divisor von m ist, gekennzeichnet durch
mindestens eine Impulsbreitendemodulatorschaltung zur zeitseriellen Verarbeitung der Anzahl n von Teil-Impulsbreitenmodulationssignalen und Ausgabe der Verarbeitungsergebnisse in Form binärer Digitalsignale; und
eine Kombinationseinrichtung zum Kombinieren der binären Digitalsignale von der Impulsbreitendemodulatorschaltung zur Bildung eines m-Bit-Wortes.
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