JP2007088759A

JP2007088759A - ワンショットパルス発生回路

Info

Publication number: JP2007088759A
Application number: JP2005274367A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Endo; 仁志遠藤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】状況に応じて直ちにパルス幅を変えることができるワンショットパルス発生回路を提供する。
【解決手段】レジスタ２５にパルス信号ＯＵＴの立ち上がりのタイミングを設定し、レジスタ２１，２２には、このパルス信号ＯＵＴのそれぞれ異なる立ち下がりのタイミングを設定する。更に、レジスタ２３には、レジスタ２１，２２のいずれを選択するかの選択信号を設定する。これにより、例えば、エンジン制御部４０等の外部から与えられる状況が急変したときに、レジスタ２３の選択信号を変更することで、出力部のレジスタ２９〜３１から出力されるパルス信号ＯＵＴのパルス幅を直ちに変えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルス毎にパルス幅を設定できるワンショットパルス発生回路に関するものである。

図２は、従来のワンショットパルス発生回路の構成図である。
このワンショットパルス発生回路は、例えば、エンジンの燃料噴射や点火プラグの通電時間の制御に用いられるもので、パルス毎にパルス幅を設定できるようになっている。

このワンショットパルス発生回路は、タイムベースクロックＴＢＣをカウントするカウンタ（ＣＮＴ）１と、このカウンタ１のカウント値ＣＮ０を設定値ＳＴ１と比較して一致したときに一致信号ＥＱＵを出力する比較器（ＣＭＰ）２を有している。また、ワンショットパルス発生回路は、設定値ＳＴ１が設定されるレジスタ（ＲＥＧ）３と、その次の設定値ＳＴ２が設定されるレジスタ４と、これらの設定値ＳＴ１，ＳＴ２を設定するマイクロコントローラ５を有している。即ち、マイクロコントローラ５にレジスタ４が接続され、マイクロコントローラ５から与えられるロード信号ＬＤ１によってこのレジスタ４に設定値ＳＴ２が書き込まれるようになっている。レジスタ４の出力側にはレジスタ３が接続され、このレジスタ３の出力側が比較器２に接続されている。

比較器２から出力される一致信号ＥＱＵは、割込信号ＩＮＴ２としてマイクロコントローラ５に与えられると共に、ＯＲゲート６の第１入力側に与えられている。ＯＲゲート６の第２入力側には、マイクロコントローラ５からロード信号ＬＤ２が与えられるようになっている。ＯＲゲート６の出力側はレジスタ３のクロック端子に接続されている。

更に、このワンショットパルス発生回路は、縦続接続されてシフトレジスタを構成する１ビット３段のレジスタ７〜９を有している。レジスタ７の入力端子にはマイクロコントローラ５からデータＤＴ１が与えられ、クロック端子にはロード信号ＬＤ２が与えられるようになっている。一方、レジスタ８，９のクロック端子は、ＯＲゲート６の出力側に接続されている。そして、最終段のレジスタ９の出力端子からパルス信号ＯＵＴが出力されるようになっている。

次に、動作を説明する。
まず、パルスの立ち上がりのタイミングを設定するために、マイクロコントローラ５から、レジスタ４に立ち上がりの時刻に対応する値を設定値ＳＴ２としてロードすると共に、レジスタ７には“Ｈ”のデータＤＴ１をロードする。

次に、マイクロコントローラ５からレジスタ３，８，９に対してロード信号ＬＤ２を出力する。これにより、レジスタ４に設定されている設定値ＳＴ２は、レジスタ３にロードされて設定値ＳＴ１として比較器２に与えられる。一方、レジスタ７に設定されている“Ｈ”のデータは、レジスタ８にシフトされる。

更に、パルスの立ち下がりのタイミングを設定するために、マイクロコントローラ５から、レジスタ４に立ち下がりの時刻に対応する値を設定値ＳＴ２としてロードすると共に、レジスタ７には“Ｌ”のデータＤＴ１をロードする。以上の設定により、ワンショットパルス発生回路の設定は完了する。

その後、タイムベースクロックＴＢＣをカウンタ１に与えると、このカウンタ１のカウント値ＣＮ０は順次増加する。そして、カウント値ＣＮ０がレジスタ３に設定された設定値ＳＴ１（この場合は、パルスの立ち上がりのタイミング）に一致すると、比較器２から一致信号ＥＱＵが出力される。

一致信号ＥＱＵは、ＯＲゲート６を介してレジスタ９に与えられるので、レジスタ８に保持されている“Ｈ”のデータがレジスタ９へシフトされる。これにより、レジスタ９から出力されるパルス信号ＯＵＴは“Ｈ”となる。

一致信号ＥＱＵは、更に、レジスタ３，８にも与えられるので、レジスタ３にはレジスタ４に保持されている設定値ＳＴ２（この場合は、パルスの立ち下がりのタイミング）がロードされ、設定値ＳＴ１として比較器２に与えられる。また、レジスタ８にはレジスタ７に保持されている“Ｌ”のデータがロードされる。

これにより、比較器２の一致信号ＥＱＵは停止する。一方、カウンタ１では、カウント動作が継続される。

カウンタ１のカウント値ＣＮ０が設定値ＳＴ１に再び一致すると、一致信号ＥＱＵが出力される。一致信号ＥＱＵはＯＲゲート６を介してレジスタ９に与えられるので、レジスタ８に保持されている“Ｌ”のデータがレジスタ９へシフトされる。これにより、レジスタ９から出力されるパルス信号ＯＵＴは“Ｌ”となる。

従って、パルス信号ＯＵＴは、マイクロコントローラ５からレジスタ３，４に設定された設定値ＳＴ１，ＳＴ２の間だけ“Ｈ”となるワンショットパルスとなる。

尚、一致信号ＥＱＵは、割込信号ＩＮＴ２としてマイクロコントローラ５に与えられるので、マイクロコントローラ５では、次のパルスの立ち下がりや立ち下がりのタイミングをレジスタ４に逐次設定すると共に、パルス信号ＯＵＴを“Ｌ”，“Ｈ”に変化させるためのデータＤＴ１をレジスタ７に設定することにより、パルス毎にパルス幅を任意に設定することができる。

特開平１０−１８４５１５号公報

しかしながら、前記ワンショットパルス発生回路は、次のような課題があった。
即ち、パルス信号ＯＵＴのパルス幅は、事前にレジスタ３，４に設定した設定値ＳＴ１，ＳＴ２の差分の時間で規定される。このため、例えば自動車のエンジン制御に適用した場合、急加速等によってパルス幅を変更する必要が生じても、直ちにパルス幅を変えることができず、最適な制御ができなくなるおそれがあった。

本発明は、状況に応じて直ちにパルス幅を変えることができるワンショットパルス発生回路を提供することを目的としている。

本発明のワンショットパルス発生回路は、出力するパルス信号の第１の立ち下がりのタイミングに対応する第１の設定値を保持する第１のレジスタと、前記パルス信号の第２の立ち下がりのタイミングに対応する第２の設定値を保持する第２のレジスタと、選択信号を保持する第３のレジスタと、前記第１または第２のレジスタに設定された前記第１または第２の設定値を、前記選択信号に従って選択して出力するセレクタと、前記パルス信号が出力される前は該パルス信号の立ち上がりのタイミングに対応する第３の設定値を保持し、一致信号が与えられたときには前記セレクタから出力される前記第１または第２の設定値を保持する第４のレジスタと、タイミングの基準となるクロック信号をカウントするカウンタと、前記カウンタのカウント値が前記第４のレジスタに保持されている設定値と一致したときに、前記一致信号を出力する比較器と、前記第４のレジスタに前記第３の設定値が保持されて前記一致信号が出力されたときに前記パルス信号を立ち上げ、該第４のレジスタに前記第１または第２の設定値が保持されて該一致信号が出力されたときには該パルス信号を立ち下げる出力部とを備えたことを特徴としている。

本発明では、第１及び第２の立ち下がりのタイミングに対応する第１及び第２の設定値を保持する第１及び第２の２つのレジスタを有し、これらの第１及び第２のレジスタを、切り替えるためのセレクタと、このセレクタに対する選択信号を保持する第３のレジスタを有している。これにより、第３のレジスタの値（選択信号）を変更することにより、パルス信号の立ち下がりのタイミングを切り替えることができる。従って、状況に応じて湾ショットパルスのパルス幅を直ちに変えることができる、という効果がある。

選択信号を保持する第３のレジスタに代えて、選択信号の決定するための基準値を保持する第３のレジスタと、パルス信号によって制御される装置から与えられるアナログ信号をディジタル値に変換するアナログ／ディジタル変換器と、ディジタル値を基準値と比較してその比較結果に応じて選択信号を出力する第１の比較器を設けても良い。

この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施例１を示すワンショットパルス発生回路の構成図であり、一例として、自動車のエンジン制御に適用されるものを示している。

このワンショットパルス発生回路は、自動車の電子制御を行うマイクロコントローラ１０に接続されて、エンジンの燃料噴射時間及び点火プラグの通電時間を制御するワンショットパルス（パルス信号ＯＵＴ）を発生させるものである。マイクロコントローラ１０は、プロセッサ（ＣＰＵ）１１、読出専用メモリ（ＲＯＭ）１２、随時読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）１３、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１４等を１チップで構成したものである。

ワンショットパルス発生回路は、マイクロコントローラ１０にバス１５を介して接続されたレジスタ２１，２２等の複数の回路素子で構成されている。

レジスタ２１は、パルス信号ＯＵＴの開始または終了の基準タイミングが設定されるものである。一方、レジスタ２２は、パルス信号ＯＵＴの終了の基準タイミングよりもＮ％（例えば、５％）増減したタイミングが設定されるものである。また、レジスタ２３は、自動車の走行状況に応じてレジスタ２１，２２の内のどちらを選択するかの選択信号が設定されるものである。これらのレジスタ２１〜２３の設定値は、バス１５を介してマイクロコントローラ１０から与えられるようになっている。

レジスタ２１，２２の出力側はセレクタ２４の入力端子に接続され、レジスタ２３の出力側はこのセレクタ２４の選択端子に接続されている。セレクタ２４の出力側は、レジスタ２５の入力端子に接続され、このレジスタ２５の出力側が比較器２６の一方の入力側に接続されている。また、比較器２６の他方の入力側には、タイムベースクロックＴＢＣをカウントするカウンタ２７のカウント値ＣＮ０が与えられるようになっている。

比較器２６は、カウンタ２７のカウント値ＣＮ０が、レジスタ２５に設定された設定値ＳＴ１と一致したときに一致信号ＥＱＵを出力するものである。比較器２６から出力される一致信号ＥＱＵは、割込信号としてマイクロコントローラ１０に与えられると共に、ＯＲゲート２８の第１入力側に与えられている。ＯＲゲート２８の第２入力側には、マイクロコントローラ１０からロード信号ＬＤが与えられるようになっている。ＯＲゲート２８の出力側はレジスタ２５のクロック端子に接続されている。

更に、このワンショットパルス発生回路は、縦続接続されてシフトレジスタを構成する出力部の１ビット３段のレジスタ２９，３０，３１を有している。初段のレジスタ２９はマイクロコントローラ１０のバス１５に接続され、後続するレジスタ３０，３１のクロック端子は、ＯＲゲート２８の出力側に接続されている。そして、最終段のレジスタ３１の出力端子からパルス信号ＯＵＴが出力されるようになっている。

パルス信号ＯＵＴは、自動車のエンジン制御部４０の燃料噴射制御部４１及び点火制御部４２に与えられるようになっている。一方、エンジン制御部４０のスロットル開度センサ４３からは、スロットルの開度に応じたアナログ信号が出力され、回転位置センサ４４からは、クランク軸の回転位置に応じたパルス信号が出力される。これらの信号は、マイクロコントローラ１０に与えられるようになっている。

次に動作を説明する。
マイクロコントローラ１０のプログラムの初期化処理で、レジスタ２３にはレジスタ２１を選択するための選択信号がセットされる。また、レジスタ２９には“Ｈ”がセットされる。

エンジンが起動され、エンジン制御部４０からスロットルの開度に応じたアナログ信号と、クランク軸の回転位置に応じたパルス信号が出力されると、マイクロコントローラ１０のプログラム処理によって、ピストンの圧縮上死点におけるスロットル開度に対応した基準の燃料噴射及び通電の開始時間が算出され、レジスタ２１に設定される。更に、レジスタ２１に設定された値は、セレクタ２４を介してレジスタ２５に与えられ、ロード信号ＬＤに従って、このレジスタ２５に基準の燃料噴射及び通電の開始時間が設定される。これと同時に、レジスタ２９にセットされた“Ｈ”のデータが、レジスタ３０に書き込まれる。

引き続いて、標準の燃料噴射及び通電の終了時間が算出され、レジスタ２１に設定される。更に、標準の燃料噴射及び通電の終了時間をＮ％増減した燃料噴射及び通電の終了時間が算出され、レジスタ２２に設定される。また、レジスタ２９には、“Ｌ”のデータがセットされる。

その後、タイムベースクロックＴＢＣに同期して、カウンタ２７がカウントアップされ、このカウンタ２７のカウント値ＣＮ０は順次増加する。そして、カウント値ＣＮ０がレジスタ２５に設定された設定値ＳＴ１（この場合は、基準の燃料噴射及び通電の開始時間）に一致すると、比較器２６から一致信号ＥＱＵが出力される。

一致信号ＥＱＵは、ＯＲゲート２８を介してレジスタ３０に与えられるので、このレジスタ３０に保持されている“Ｈ”のデータがレジスタ３１へシフトされる。これにより、レジスタ３１から出力されるパルス信号ＯＵＴは“Ｈ”となり、エンジン制御部４０での燃料噴射及び通電の制御が開始される。

一致信号ＥＱＵは、更に、レジスタ２５，３０にも与えられるので、レジスタ２５にはレジスタ２１に保持されている設定値（この場合は、基準の燃料噴射及び通電の終了時間）がロードされ、設定値ＳＴ１として比較器２６に与えられる。また、レジスタ３０にはレジスタ２９に保持されている“Ｌ”のデータがロードされる。

これにより、比較器２６の一致信号ＥＱＵは停止する。一方、カウンタ２７では、カウント動作が継続される。

カウンタ２７のカウント値ＣＮ０が設定値ＳＴ１に再び一致すると、一致信号ＥＱＵが出力される。一致信号ＥＱＵはＯＲゲート２８を介してレジスタ３１に与えられるので、レジスタ３０に保持されている“Ｌ”のデータがレジスタ３１へシフトされる。これにより、レジスタ３１から出力されるパルス信号ＯＵＴは“Ｌ”となり、エンジン制御部４０での燃料噴射及び通電の制御が停止される。

このように、パルス信号ＯＵＴは、マイクロコントローラ１０からレジスタ２５，２１に設定された設定値の間だけ“Ｈ”となるワンショットパルスとなる。

ここで、レジスタ２５に基準の燃料噴射及び通電の開始時間を設定し、レジスタ２１，２２に、それぞれ標準の燃料噴射及び通電の終了時間とＮ％増減した燃料噴射及び通電の終了時間を設定した後、カウンタ２７がカウントを開始して一致信号ＥＱＵが出力されるまでの間に、自動車の走行状況が急変してスロットルの開度に応じたアナログ信号が変化したとする。この場合、マイクロコントローラ１０は、燃料噴射及び通電の終了時間として基準の値で良いのか、Ｎ％増減した値の方が良いのかを判定する。そして、Ｎ％増減した値が良いと判定されたときには、レジスタ２３の設定値を、レジスタ２２を選択するための選択信号に変更する。なお、この処理は、例えば周期１００μｓの最優先処理レベルの周期割り込みで行われる。

レジスタ２３によってレジスタ２２が選択されると、カウンタ２７のカウント値ＣＮ０は順次増加して、レジスタ２５に設定された設定値ＳＴ１（基準の燃料噴射及び通電の開始時間）に一致すると、比較器２６から一致信号ＥＱＵが出力される。これにより、レジスタ３１から出力されるパルス信号ＯＵＴは“Ｈ”となり、エンジン制御部４０において、燃料噴射及び通電の制御が開始される。

更に、一致信号ＥＱＵによって、レジスタ２２に保持されている設定値（基準の燃料噴射及び通電の終了時間をＮ％増減した値）がロードされ、設定値ＳＴ１として比較器２６に与えられる。そして、カウンタ２７のカウント値ＣＮ０が設定値ＳＴ１に再び一致すると、一致信号ＥＱＵが出力される。これにより、レジスタ３１から出力されるパルス信号ＯＵＴは“Ｌ”となり、エンジン制御部４０において、燃料噴射及び通電の制御が停止される。この時のパルス信号ＯＵＴのパルス幅は、基準の燃料噴射及び通電の時間をＮ％増減した値となる。

以上のように、この実施例１のワンショットパルス発生回路は、標準のパルス幅を設定するためのレジスタ２１に加えて、これとは異なる任意のパルス幅を設定するためのレジスタ２２を備え、切り替え用のレジスタ２３の設定値によって、いずれか一方のレジスタを選択するためのセレクタ２４を有している。これにより、ワンショットパルス発生回路において、パルス毎にパルス幅を設定できるだけでなく、外部の状況の急変に対応して直ちにパルス幅を変えることが可能になるという利点がある。

なお、本発明は、上記実施例１に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（１）自動車のエンジン制御への適用例を示したが、エンジン制御に限らず、例えば直流ブラシレス・モータ等の制御にも同様に適用可能である。特に、状況が急変したときに、これに応じてパルス幅を適切に制御する必要がある場合に効果的である。
（２）パルス信号ＯＵＴを出力するために、１ビット３段のシフトレジスタ２９〜３１を使用しているが、出力部の構成はこれに限定されるものではない。例えば、フリップ・フロップ等を用いて、最初の一致信号ＥＱＵ（即ち、立ち上がりのタイミング）で“Ｈ”を出力し、次の一致信号ＥＱＵ（即ち、立ち下がりのタイミング）で“Ｌ”を出力するような回路を用いることもできる。
（３）レジスタ２５に基準の燃料噴射及び通電の開始時間を設定する場合、レジスタ２１からセレクタ２４を介して設定するように構成しているが、このレジスタ２５をバス１５に接続して、このバス１５から基準の燃料噴射及び通電の開始時間を直接設定するように構成しても良い。

図３は、本発明の実施例２を示すワンショットパルス発生回路の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

このワンショットパルス発生回路は、図１中のマイクロコントローラ１０に代えて、若干機能の異なるマイクロコントローラ１０Ａを設けると共に、図１中のレジスタ２３を削除し、代わりにアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）３２、レジスタ３３、及び比較器３４を設けたものである。

マイクロコントローラ１０Ａは、図１中のマイクロコントローラ１０から、エンジン制御部４０から与えられるスロットルの開度に応じたアナログ信号の変換処理を削除したものである。アナログ／ディジタル変換器３２は、エンジン制御部４０から与えられるスロットルの開度に応じたアナログ信号をディジタル値に変換するものである。レジスタ３３は、マイクロコントローラ１０Ａのバス１５に接続され、レジスタ２１，２２の選択基準となるスロットル開度のディジタル値が設定されるものである。

比較器３４は、アナログ／ディジタル変換器３２から出力されるスロットルの開度にディジタル値と、レジスタ３３に設定された選択基準のディジタル値とを比較するものである。そして、この比較器３４の比較結果がセレクタ２４に対する選択信号として与えられている。その他の構成は、図１と同様である。

このワンショットパルス発生回路において、エンジン制御部４０のスロットル開度センサ４３から出力されるスロットルの開度に応じたアナログ信号は、アナログ／ディジタル変換器３２によってディジタル値に変換され、比較器３４に与えられる。一方、この比較器３４には、レジスタ３３に設定された選択基準のディジタル値が与えられている。これにより、スロットルの開度が標準範囲内であれば、比較器３４からレジスタ２１を選択するための選択信号がセレクタ２４にあたえらえる。もしも、スロットルの開度が標準範囲外であれば、比較器３４からレジスタ２２を選択するための選択信号がセレクタ２４にあたえらえる。その他の動作は、図１と同様である。

以上のように、この実施例２のワンショットパルス発生回路は、実施例１と同様の利点に加えて、スロットルの開度に応じてレジスタ２１，２２を選択するための制御を、ハードウエアで行うようにしている。これにより、ソフトウエアで行う実施例１のワンショットパルス発生回路よりも応答速度が速くなり、ソフトウエアの処理効率を向上させることができるという利点がある。

本発明の実施例１を示すワンショットパルス発生回路の構成図である。従来のワンショットパルス発生回路の構成図である。本発明の実施例２を示すワンショットパルス発生回路の構成図である。

符号の説明

１０，１０Ａマイクロコントローラ
２１〜２３，２５，２９〜３１，３３レジスタ
２４セレクタ
２６，３４比較器
２７カウンタ
２８ＯＲゲート
３２アナログ／ディジタル変換器

Claims

出力するパルス信号の第１の立ち下がりのタイミングに対応する第１の設定値を保持する第１のレジスタと、
前記パルス信号の第２の立ち下がりのタイミングに対応する第２の設定値を保持する第２のレジスタと、
選択信号を保持する第３のレジスタと、
前記第１または第２のレジスタに設定された前記第１または第２の設定値を、前記選択信号に従って選択して出力するセレクタと、
前記パルス信号が出力される前は該パルス信号の立ち上がりのタイミングに対応する第３の設定値を保持し、一致信号が与えられたときには前記セレクタから出力される前記第１または第２の設定値を保持する第４のレジスタと、
タイミングの基準となるクロック信号をカウントするカウンタと、
前記カウンタのカウント値が前記第４のレジスタに保持されている設定値と一致したときに、前記一致信号を出力する比較器と、
前記第４のレジスタに前記第３の設定値が保持されて前記一致信号が出力されたときに前記パルス信号を立ち上げ、該第４のレジスタに前記第１または第２の設定値が保持されて該一致信号が出力されたときには該パルス信号を立ち下げる出力部とを、
備えたことを特徴とするワンショットパルス発生回路。
出力するパルス信号の第１の立ち下がりのタイミングに対応する第１の設定値を保持する第１のレジスタと、
前記パルス信号の第２の立ち下がりのタイミングに対応する第２の設定値を保持する第２のレジスタと、
選択信号の決定するための基準値を保持する第３のレジスタと、
前記パルス信号によって制御される装置から与えられるアナログ信号をディジタル値に変換するアナログ／ディジタル変換器と、
前記ディジタル値を前記基準値と比較し、その比較結果に応じて前記選択信号を出力する第１の比較器と、
前記第１または第２のレジスタに設定された前記第１または第２の設定値を、前記選択信号に従って選択して出力するセレクタと、
前記パルス信号が出力される前は該パルス信号の立ち上がりのタイミングに対応する第３の設定値を保持し、一致信号が与えられたときには前記セレクタから出力される前記第１または第２の設定値を保持する第４のレジスタと、
タイミングの基準となるクロック信号をカウントするカウンタと、
前記カウンタのカウント値が前記第４のレジスタに保持されている設定値と一致したときに、前記一致信号を出力する第２の比較器と、
前記第４のレジスタに前記第３の設定値が保持されて前記一致信号が出力されたときに前記パルス信号を立ち上げ、該第４のレジスタに前記第１または第２の設定値が保持されて該一致信号が出力されたときには該パルス信号を立ち下げる出力部とを、
備えたことを特徴とするワンショットパルス発生回路。