JP2010136278A - Pwm waveform producing apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for producing a PWM (Pulse Width Modulation) wave with a high resolution even in a low-speed processor only by adding a simple circuit. <P>SOLUTION: A PWM waveform producing apparatus 1 includes: a PWM circuit 100 for producing a first pulse signal and a second pulse signal, which are synchronized with a reference clock and have variable active time; a first slope circuit 110B for adding a slope to a falling edge of the first pulse signal; a second slope circuit 110A for adding the slope to a rising edge of the second pulse signal so that each slope is crossed; and a comparator 120 for producing a comparison signal between an output voltage from the first slope circuit 110B and an output voltage from the second slope circuit 110A. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、パルス幅を変調するPWM波形生成回路を備えるPWM波形生成装置に関する。   The present invention relates to a PWM waveform generation apparatus including a PWM waveform generation circuit that modulates a pulse width.

一般に、入力電圧の振幅を、PWM(Pulse Width Modulation)波形生成回路を用いて一定のパルス幅に変換(変調)し、PWM波形を生成するような技術が知られている。   In general, a technique is known in which the amplitude of an input voltage is converted (modulated) into a constant pulse width using a PWM (Pulse Width Modulation) waveform generation circuit to generate a PWM waveform.

従来から使用されているアナログ方式のPWM制御方法としては、例えば、一定周期で動作する三角波や鋸歯状波にパルス信号をONにする位置を設定し、これを指令値と比較することで、パルス幅を制御する方式がある。   As an analog PWM control method that has been used in the past, for example, by setting the position to turn on the pulse signal in a triangular wave or sawtooth wave that operates at a fixed period, and comparing this with the command value, There is a method for controlling the width.

しかし、近年では、上記技術がデジタル化され、基準クロックやカウンタ等を備え、指令値を制御するアルゴリズムを実行するプロセッサが開発されている。   However, in recent years, the above technique has been digitized, and a processor has been developed that includes a reference clock, a counter, and the like and executes an algorithm for controlling a command value.

これは、キャリアの周期に相当する一定周期毎に、指令値に相当するパルス幅を演算し、ビットのオン、オフにより制御を行うものである(例えば、非特許文献1参照)。   In this method, a pulse width corresponding to a command value is calculated for every fixed period corresponding to a carrier period, and control is performed by turning on / off a bit (for example, see Non-Patent Document 1).

トランジスタ技術SPECIAL No.98「パワーエレクトロニクス回路の設計」P117-119Transistor Technology SPECIAL No.98 “Design of Power Electronics Circuits” P117-119

しかしながら、このような回路では、周波数を上げようとするとカウンタのビット幅が小さくなるために分解能が落ち、分解能を上げようとするとビット幅が大きくなるために周波数が落ちるため、周波数と分解能はトレードオフの関係となってしまう。よって、周波数を維持したまま分解能を上げるためには、カウンタを高速に動かす必要があるが、その場合、回路の消費電力やコストの増大を招くという問題点がある。   However, in such a circuit, if the frequency is increased, the bit width of the counter is reduced, so that the resolution is lowered. If the resolution is raised, the bit width is increased, so that the frequency is lowered. It becomes an off relationship. Therefore, in order to increase the resolution while maintaining the frequency, it is necessary to move the counter at a high speed. However, in this case, there is a problem that the power consumption and cost of the circuit are increased.

そこで、本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、簡単な回路を追加するだけで低速なプロセッサにおいても、高い分解能でPWM波を生成する装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention pays attention to such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an apparatus that generates a PWM wave with high resolution even in a low-speed processor by adding a simple circuit.

前記問題点を解決するための本発明に係るPWM波生成装置は、同じ基準クロックに同期して生成された同じ周期の第1のパルス信号と第2のパルス信号とを出力するパルス信号出力回路と、前記第1のパルス信号の立下りにスロープを付加して出力する第1のスロープ回路と、前記第2のパルス信号の立上りにスロープを付加して出力する第2のスロープ回路と、前記第1のスロープ回路から出力信号と、前記第2のスロープ回路からの出力信号と、を比較し、前記第1のパルス信号と立上りが同期し前記スロープの交点で立下る、もしくは、前記スロープの交点で立上り前記第2のパルス信号と立下りが同期するPWM信号を出力するPWM信号出力回路と、を有することを特徴とする。   A PWM wave generation device according to the present invention for solving the above problem is a pulse signal output circuit for outputting a first pulse signal and a second pulse signal of the same period generated in synchronization with the same reference clock. A first slope circuit that adds a slope to the falling edge of the first pulse signal and outputs it; a second slope circuit that adds a slope to the rising edge of the second pulse signal and outputs; The output signal from the first slope circuit and the output signal from the second slope circuit are compared, and the first pulse signal and the rising edge are synchronized and fall at the intersection of the slopes, or the slope signal And a PWM signal output circuit for outputting a PWM signal whose rising edge is synchronized with the falling edge of the second pulse signal.

本発明によれば、低速なプロセッサでも、高い分解能でPWM波を生成することができる。   According to the present invention, a PWM wave can be generated with high resolution even with a low-speed processor.

まず、一般的なカウンタを用いたPWM回路について、図1を参照しながら説明する。図1は、一般的なPWM回路200の構成を示すブロック図である。   First, a PWM circuit using a general counter will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a general PWM circuit 200.

PWM回路200は、CPU202と、Nビットカウンタ203と、コンペアレジスタ204Aと、コンペアレジスタ204Bと、出力回路205と、を備えている。   The PWM circuit 200 includes a CPU 202, an N-bit counter 203, a compare register 204A, a compare register 204B, and an output circuit 205.

CPU202は、種々の制御情報の設定を行う。ここでは、CPU202は、コンペアレジスタ204Aの記憶する比較値Mおよびコンペアレジスタ204Bの記憶する比較値Mを設定する。なお、比較値Mは生成されるPWM波の周期を規定し、比較値Mはアクティブ時間(Duty比)を規定する。また、比較値Mの変更は、後述するNビットカウンタ203のカウンタ値がリセットされるタイミングで実行される。 The CPU 202 sets various control information. Here, CPU 202 sets a comparison value M 2 for storing the comparison value M 1 and compare register 204B stores the compare register 204A. Note that comparison values M 1 defines the cycle of the PWM wave generated, comparison value M 2 defines the active time (Duty ratio). Also, changing the comparison value M 2 is executed at the timing counter value of the N-bit counter 203 to be described later is reset.

Nビットカウンタ203は、発振器等から出力されるPWMのキャリアとなる所定の周波数のパルス(基準クロック)の入力を受けると、これをカウントし、その結果をカウンタ値として出力する。   When the N-bit counter 203 receives a pulse (reference clock) having a predetermined frequency as a PWM carrier output from an oscillator or the like, the N-bit counter 203 counts this and outputs the result as a counter value.

コンペアレジスタ204Aは、Nビットカウンタ203のカウンタ値と、記憶している比較値Mと、を比較して、両値が一致している場合に一致信号を発生し、出力回路205へと出力する。また、コンペアレジスタ204Aは、一致信号に同期して、Nビットカウンタ203のカウンタ値をリセットさせ、ゼロに戻す。 Compare register 204A has a counter value of the N-bit counter 203, a comparison value M 1 stored therein, by comparing, generating a coincidence signal when the two values match, outputs to the output circuit 205 To do. The compare register 204A resets the counter value of the N-bit counter 203 to zero in synchronization with the coincidence signal.

コンペアレジスタ204Bは、Nビットカウンタ203のカウンタ値と、記憶している比較値Mと、を比較して、両値が一致している場合に一致信号を発生し、出力回路205へと出力する。 Compare register 204B includes a counter value of the N-bit counter 203, a comparison value M 2 which stores, compares, and generating a coincidence signal when the two values match, outputs to the output circuit 205 To do.

出力回路205は、コンペアレジスタ204Aからの一致信号の入力を受けると、出力レベルを「1」に、コンペアレジスタ204Bからの一致信号の入力を受けると、出力レベルを「0」に設定して、PWM波を出力する。   When receiving the coincidence signal input from the compare register 204A, the output circuit 205 sets the output level to “1”, and upon receiving the coincidence signal input from the compare register 204B, sets the output level to “0”. Outputs a PWM wave.

図2は、PWM回路200より出力されるPWM信号の説明図である。PWM回路200の出力端子(図示しない)からは、出力回路205を介して、カウンタ値がゼロから比較値Mに達するまでをアクティブ時間、比較値Mに達するまでを一周期としたPWM波が出力される。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a PWM signal output from the PWM circuit 200. From the output terminal of the PWM circuit 200 (not shown), through the output circuit 205, PWM wave counter value active time to reach the comparison value M 2 from zero, and a one cycle until it reaches the comparison value M 1 Is output.

また、上記回路がNビットの分解能を有する場合のスイッチング周波数は、次式(1)から求められる。   The switching frequency when the circuit has N-bit resolution is obtained from the following equation (1).

Figure 2010136278
Figure 2010136278

数式1によれば、例えば、PWM回路200のCPUの動作クロックおよび基準クロックが10MHzであるとすると、9bitの分解能を有する場合は、スイッチング周波数は約19.5kHz、10bitの分解能を有する場合では、スイッチング周波数は約9.8kHzとなる。このように、基準クロックを固定する一般的なシステムでは、周波数と分解能は反比例の関係にある。   According to Equation 1, for example, assuming that the operation clock and the reference clock of the CPU of the PWM circuit 200 are 10 MHz, when the resolution is 9 bits, the switching frequency is approximately 19.5 kHz and the resolution is 10 bits. The switching frequency is about 9.8 kHz. As described above, in a general system in which the reference clock is fixed, the frequency and the resolution are in an inversely proportional relationship.

次に、本発明のPWM波形生成装置1について、図3を参照しながら説明する。図3は、本発明に係るPWM波形生成装置1の構成を示すブロック図である。   Next, the PWM waveform generator 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the PWM waveform generation apparatus 1 according to the present invention.

PWM波形生成装置1は、2チャネルのPWM回路100と、2チャネルのスロープ回路110Aおよび110Bと、コンパレータ120と、を備えている。   The PWM waveform generation apparatus 1 includes a 2-channel PWM circuit 100, 2-channel slope circuits 110A and 110B, and a comparator 120.

本発明に係るPWM波形生成装置1では、まず、2チャネルのPWM回路100によって、立上りが同期した2つのPWMパルスが出力される。そこで、一般的な2チャネルのPWM回路100について、図4を参照しながら説明する。図4は、PWM波形生成装置1に含まれるPWM回路100の構成を示すブロック図である。   In the PWM waveform generation device 1 according to the present invention, first, two PWM pulses whose rising edges are synchronized are output by the two-channel PWM circuit 100. Therefore, a general two-channel PWM circuit 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the PWM circuit 100 included in the PWM waveform generation device 1.

PWM回路100は、PWM回路200とほぼ同様の構成であるが、コンペアレジスタ104Cをさらに備える点で異なっているため、この点について主に説明する。   The PWM circuit 100 has substantially the same configuration as that of the PWM circuit 200, but is different in that it further includes a compare register 104C. Therefore, this point will be mainly described.

CPU102は、コンペアレジスタ104Aの記憶する比較値M、コンペアレジスタ104Bの記憶する比較値M、およびコンペアレジスタ104Cの記憶する比較値Mを設定する。なお、比較値Mは生成されるPWM波の周期を、比較値Mは出力PWM2のアクティブ時間を、比較値Mは出力PWM1のアクティブ時間を規定する。 The CPU 102 sets a comparison value M 1 stored in the compare register 104A, a comparison value M 2 stored in the compare register 104B, and a comparison value M 3 stored in the compare register 104C. Note that the comparison value M 1 is the period of the PWM wave generated, comparison value M 2 is the active time of the output PWM2, comparison value M 3 are defining the active time of the output PWM1.

コンペアレジスタ104Aおよびコンペアレジスタ104Bの動作については、コンペアレジスタ204Aおよびコンペアレジスタ204Bと同様である。なお、コンペアレジスタ104Cについても、コンペアレジスタ104Bと同様に、Nビットカウンタ103のカウンタ値と、記憶している比較値Mと、を比較して、両値が一致している場合に一致信号を発生し、出力回路105へと出力する。 The operations of the compare register 104A and the compare register 104B are the same as those of the compare register 204A and the compare register 204B. Here, also for the compare registers 104C, similar to the compare register 104B, a counter value of the N-bit counter 103, as compared with the comparison value M 3 for storing the match signal when the two values match Is output to the output circuit 105.

図5は、PWM回路100により生成される出力信号であるPWM1およびPWM2の説明図である。   FIG. 5 is an explanatory diagram of PWM1 and PWM2, which are output signals generated by the PWM circuit 100. FIG.

出力回路105Aおよび出力回路105Bは、コンペアレジスタ104Aからの一致信号の入力を受けると、出力レベルを「1」に設定する。   Upon receiving the coincidence signal from the compare register 104A, the output circuit 105A and the output circuit 105B set the output level to “1”.

さらに、出力回路105Aは、コンペアレジスタ104Bからの一致信号の入力を受けると、出力レベルを「0」に設定し、図5に示すようなPWM2を出力する。   Further, upon receiving the coincidence signal input from the compare register 104B, the output circuit 105A sets the output level to “0” and outputs PWM2 as shown in FIG.

また、出力回路105Bは、コンペアレジスタ104Cからの一致信号の入力を受けると、出力レベルを「0」に設定し、図5に示すようなPWM1を出力する。   Further, upon receiving the coincidence signal input from the compare register 104C, the output circuit 105B sets the output level to “0” and outputs PWM1 as shown in FIG.

このようにして、PWM回路100は、立上りが同期し、かつ、異なるDuty比を有する2つのPWMパルスを出力する。PWM1はスロープ回路110Bへ、PWM2は、スロープ回路110Aへと入力される。   In this way, the PWM circuit 100 outputs two PWM pulses whose rising edges are synchronized and which have different duty ratios. PWM1 is input to the slope circuit 110B, and PWM2 is input to the slope circuit 110A.

図6に、スロープ回路110Aおよびスロープ回路110Bの構成を示す。スロープ回路110Aおよび110Bは、入力されたPWM1およびPWM2に基づいて、図7に示すようなパルス波形の立上り(PWM2)もしくは立下り(PWM1)にスロープを有する出力信号Vs2および出力信号Vs1を生成する。   FIG. 6 shows configurations of the slope circuit 110A and the slope circuit 110B. The slope circuits 110A and 110B generate an output signal Vs2 and an output signal Vs1 having a slope at the rising edge (PWM2) or falling edge (PWM1) of the pulse waveform as shown in FIG. 7 based on the input PWM1 and PWM2. .

スロープ回路110AのPWM2が入力される入力端子には、ダイオードD1のアノードとダイオードD2のカソードが接続されている。ダイオードD2のアノードは、積分回路の抵抗R1へ接続されている。   The anode of the diode D1 and the cathode of the diode D2 are connected to the input terminal to which the PWM2 of the slope circuit 110A is input. The anode of the diode D2 is connected to the resistor R1 of the integrating circuit.

積分回路は、抵抗R1と、オペアンプOP1と、抵抗R1が反転入力端子(−)に接続されたオペアンプOP1の帰還コンデンサC1と、オペアンプOP1の非反転入力端子(+)に参照信号Vref1を入力する可変抵抗VR1と、電源と、からなる。   The integrating circuit inputs the reference signal Vref1 to the resistor R1, the operational amplifier OP1, the feedback capacitor C1 of the operational amplifier OP1 in which the resistor R1 is connected to the inverting input terminal (−), and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP1. It consists of a variable resistor VR1 and a power source.

なお、積分回路からの出力信号Vs2のスロープ傾斜は、オペアンプOP1へ印加される参照信号Vref1を変化させることで調節可能である。もちろん、抵抗R1によっても、スロープ波形の傾きを調整できる。   The slope of the output signal Vs2 from the integration circuit can be adjusted by changing the reference signal Vref1 applied to the operational amplifier OP1. Of course, the slope of the slope waveform can also be adjusted by the resistor R1.

積分回路の出力信号、すなわちスロープ回路110Aからの出力信号Vs2は、コンパレータ120の反転入力端子(−)へと入力される。   The output signal of the integration circuit, that is, the output signal Vs2 from the slope circuit 110A is input to the inverting input terminal (−) of the comparator 120.

スロープ回路110Bについても、上記とほぼ同様の構成であるが、インバータを備える点と、2つのダイオードの向きが逆である点において、スロープ回路110Aとは異なる。   The slope circuit 110B has substantially the same configuration as that described above, but differs from the slope circuit 110A in that an inverter is provided and the two diodes have opposite directions.

スロープ回路110BのPWM1の入力側には、インバータNOT1が接続されている。スロープ回路110Bは、カソードがインバータNOT1に接続され、アノードが積分回路のコンデンサC2へと接続されるダイオードD3と、アノードが入力端子に接続され、カソードが積分回路の抵抗R1へと接続されるダイオードD4と、が接続されている。   An inverter NOT1 is connected to the input side of PWM1 of the slope circuit 110B. The slope circuit 110B includes a diode D3 whose cathode is connected to the inverter NOT1, an anode connected to the capacitor C2 of the integrating circuit, and a diode whose anode is connected to the input terminal and whose cathode is connected to the resistor R1 of the integrating circuit. D4 is connected.

なお、ダイオードD3およびD4が接続される積分回路の構成については、上述のものと同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、スロープ回路110Bの積分回路からの出力される出力信号Vs1、すなわちスロープ回路110Bからの出力信号は、コンパレータ120の非反転入力端子(+)へと入力される。   Note that the configuration of the integration circuit to which the diodes D3 and D4 are connected is the same as that described above, and thus detailed description thereof is omitted. The output signal Vs1 output from the integrating circuit of the slope circuit 110B, that is, the output signal from the slope circuit 110B is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 120.

図7に、スロープ回路110Aへと入力されるPWM2、および、スロープ回路110Aからの出力信号Vs2を実線で、スロープ回路110Bへと入力されるPWM1、および、スロープ回路110Bからの出力信号Vs1を破線で示す。   In FIG. 7, PWM2 input to the slope circuit 110A and the output signal Vs2 from the slope circuit 110A are indicated by solid lines, and PWM1 input to the slope circuit 110B and the output signal Vs1 from the slope circuit 110B are indicated by broken lines. It shows with.

スロープ回路110Aに入力されるPWM2がLになると、電位差によってダイオードD1がオフ状態、ダイオードD2がオン状態となる。そして、電流はコンデンサC1および抵抗R1からダイオードD2へ流れ、その時定数に基づいて立上りのみが傾斜した出力信号Vs2が得られる。   When PWM2 input to the slope circuit 110A becomes L, the diode D1 is turned off and the diode D2 is turned on due to the potential difference. Then, current flows from the capacitor C1 and the resistor R1 to the diode D2, and an output signal Vs2 in which only the rising edge is inclined based on the time constant is obtained.

スロープ回路110Bについても同様に、PWM1がインバータNOT1により反転を受けて入力信号がHになると、ダイオードD4はオン状態、ダイオードD3はオフ状態となって、時定数に基づいて立下りのみが傾斜した出力信号Vs2が得られる。   Similarly, for the slope circuit 110B, when PWM1 is inverted by the inverter NOT1 and the input signal becomes H, the diode D4 is turned on, the diode D3 is turned off, and only the falling is inclined based on the time constant. An output signal Vs2 is obtained.

なお、図6に示すスロープ回路110Aおよび110Bは一例であり、スロープを付加、すなわち、出力信号の立上りおよび立下りに傾きを持たせることが可能な回路であれば、どのような回路構成としてもよい。   Note that the slope circuits 110A and 110B shown in FIG. 6 are merely examples, and any circuit configuration can be used as long as a slope can be added, that is, the output signal can have a rising and falling slope. Good.

出力信号Vs2および出力信号Vs1は、次に、コンパレータ120へと入力される。   The output signal Vs2 and the output signal Vs1 are then input to the comparator 120.

コンパレータ120は、非反転入力端子(+)から入力される電圧が、反転入力端子(−)から入力される電圧よりも高ければ、オペアンプは高利得であるため、その出力は正の最大電圧に達する。逆に、非反転入力端子(+)から入力される電圧が、反転入力端子(−)から入力される電圧よりも低ければ、その出力は負の最大電圧となる。   If the voltage input from the non-inverting input terminal (+) is higher than the voltage input from the inverting input terminal (−), the operational amplifier has a high gain, and therefore the output of the comparator 120 becomes a positive maximum voltage. Reach. Conversely, if the voltage input from the non-inverting input terminal (+) is lower than the voltage input from the inverting input terminal (−), the output becomes the negative maximum voltage.

従って、コンパレータ120は、Vs2およびVs1の比較出力として、図8に示すようなPWM3を出力する。具体的に、PWM3は、出力信号Vs2が立上り出力信号Vs1が立下がる位置での各端子への入力電圧量の逆転によって立上り、出力信号Vs2が立下り出力信号Vs1が立上がる位置(スロープの交点)での各端子への入力電圧量の逆転によって立下る。   Therefore, the comparator 120 outputs PWM3 as shown in FIG. 8 as a comparison output between Vs2 and Vs1. Specifically, PWM3 rises when the output signal Vs2 rises due to the reversal of the amount of input voltage to each terminal at the position where the rising output signal Vs1 falls, and the output signal Vs2 rises when the falling output signal Vs1 rises (the intersection of the slopes). ) Falls due to the reversal of the input voltage to each terminal.

このように生成されたPWM3は、PWM1およびPWM2と立上りが同期し、かつ、立下りが周波数で定まる最小パルス幅以下で遅延したパルスとすることができる。すなわち、本実施形態に係るPWM波形生成装置1によれば、基準クロックから定まる分解能よりも高い分解能のDuty比で、PWM3のパルス幅を変調させることが可能である。   PWM3 generated in this way can be a pulse whose rising edge is synchronized with PWM1 and PWM2 and whose falling edge is delayed by a minimum pulse width determined by the frequency. That is, according to the PWM waveform generation device 1 according to the present embodiment, it is possible to modulate the pulse width of the PWM 3 with a duty ratio having a resolution higher than the resolution determined from the reference clock.

以下、PWM3の立下りの遅延量について説明する。ここでは、出力信号Vs1よりも出力信号Vs2の方がスロープの傾きが大きい(スロープ時間が長い)ため、出力信号Vs1の立下り位置を一定として、出力信号Vs2の立上り位置を変化させることで、遅延量を変化させる場合について説明する。   Hereinafter, the amount of delay at the fall of PWM3 will be described. Here, since the slope of the slope of the output signal Vs2 is larger than that of the output signal Vs1 (the slope time is long), the falling position of the output signal Vs1 is made constant, and the rising position of the output signal Vs2 is changed. A case where the delay amount is changed will be described.

図9は、出力信号Vs1に対して、出力信号Vs2のDutyを変化させた場合の遅延および分解能を説明するための説明図である。   FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the delay and resolution when the duty of the output signal Vs2 is changed with respect to the output signal Vs1.

本発明に係るPWM波形生成装置1において、基準クロックが10MHz、出力信号Vs1の立下りスロープ時間が0.1usec、出力信号Vs2の立上りスロープ時間が0.2usecとして設定したとする。   In the PWM waveform generation apparatus 1 according to the present invention, it is assumed that the reference clock is set to 10 MHz, the falling slope time of the output signal Vs1 is set to 0.1 usec, and the rising slope time of the output signal Vs2 is set to 0.2 usec.

そこで、スロープ回路110Aへと入力されるPWM2のDuty(すなわち、比較値M)を変化させ、PWM2の立下り位置を最小パルス幅である0.1usec遅延させると、スロープ回路110Aから出力される出力信号Vs2の立上り位置も、最小パルス幅である0.1usec(図9に示すAからB)遅延する。 Therefore, when the duty of PWM2 input to the slope circuit 110A (that is, the comparison value M 2 ) is changed and the falling position of PWM2 is delayed by 0.1 usec which is the minimum pulse width, it is output from the slope circuit 110A. The rising position of the output signal Vs2 is also delayed by 0.1 usec (A to B shown in FIG. 9) which is the minimum pulse width.

すると、出力信号Vs1および出力信号Vs2の交点は、最小パルス幅である0.1usecの1/3(図9に示すA’からB’)だけ遅延する。すなわち、出力信号Vs2の遅延量0.1usecから、PWM3では0.1/3usecの遅延量が得られる。   Then, the intersection of the output signal Vs1 and the output signal Vs2 is delayed by 1/3 of the minimum pulse width of 0.1 usec (A ′ to B ′ shown in FIG. 9). That is, the delay amount of 0.1 / 3 usec is obtained in PWM3 from the delay amount 0.1 usec of the output signal Vs2.

従って、本例のように、一方のスロープ時間を最小パルス幅、他方のスロープ時間を最小パルス幅の二倍とする構成では、基準クロックは一定のままで、3倍相当(30MHz)の分解能を実現することが可能である。なお、ここでは、PWM2のDutyを変化させて遅延量を調節したが、もちろん、PWM1のDutyを変化させることで、遅延量を調節することもできる。   Therefore, as in this example, in a configuration in which one slope time is the minimum pulse width and the other slope time is twice the minimum pulse width, the reference clock remains constant and a resolution equivalent to three times (30 MHz) is achieved. It is possible to realize. In this example, the delay amount is adjusted by changing the duty of PWM2. However, the delay amount can also be adjusted by changing the duty of PWM1.

また、このような分解能は、次のようにして調節することができる。   Further, such resolution can be adjusted as follows.

例えば、出力信号Vs1の立下りスロープの傾きを一定とすると、出力信号Vs2の立上りスロープの傾きが大きければ大きいほど、最小パルス幅で立上がり位置を変化させた場合の出力信号Vs2の立上りスロープが出力信号Vs1の立下りスロープと多くの点で交差するため、より高分解能なPWM3の出力が可能となる。   For example, assuming that the slope of the falling slope of the output signal Vs1 is constant, the larger the slope of the rising slope of the output signal Vs2, the more the rising slope of the output signal Vs2 when the rising position is changed with the minimum pulse width is output. Since it intersects with the falling slope of signal Vs1 at many points, it is possible to output PWM3 with higher resolution.

例えば、図10に示す例の場合、PWM2のアクティブ時間を最小パルス幅で移動させると、最小パルス幅中の4ヶ所で両スロープを交差させることができる。従って、本例では、最小パルス幅に対して5倍の分解能を実現可能である。   For example, in the example shown in FIG. 10, when the active time of PWM2 is moved with the minimum pulse width, both slopes can be crossed at four places in the minimum pulse width. Therefore, in this example, it is possible to realize a resolution that is five times the minimum pulse width.

もちろん、立上りスロープおよび立下りスロープが交差する位置にあるならば、出力信号Vs2の立上りスロープの傾きを一定として、出力信号Vs1の立下りスロープの傾きを可変とすることで、分解能を調節してもよい。   Of course, if the rising slope and the falling slope are at the crossing position, the resolution can be adjusted by making the slope of the rising slope of the output signal Vs2 constant and making the slope of the falling slope of the output signal Vs1 variable. Also good.

なお、出力信号Vs2のスロープの傾きは、オペアンプOP1へ印加される参照信号Vref1および抵抗R1で、出力信号Vs1のスロープの傾きは、参照信号Vref2および抵抗R2によって、調整することができる。   Note that the slope of the slope of the output signal Vs2 can be adjusted by the reference signal Vref1 and the resistor R1 applied to the operational amplifier OP1, and the slope of the slope of the output signal Vs1 can be adjusted by the reference signal Vref2 and the resistor R2.

また、Nビットカウンタ103の値のみを基準として信号が生成されるため、Duty設定とPWM波形の出力タイミングが同期しており、出力変動に対してリニアな設定が可能である。   Further, since the signal is generated based only on the value of the N-bit counter 103, the duty setting and the output timing of the PWM waveform are synchronized, and linear setting is possible with respect to output fluctuation.

以上、本発明の一実施形態について説明した。   The embodiment of the present invention has been described above.

上記実施形態によれば、2つのPWM信号に立下りスロープおよび立上りスロープを持たせ、その比較信号を得ることにより、簡単な回路を追加するだけで周波数を落とすことなく、より高分解能なPWM信号出力を得ることが可能である。従って、高速なプロセッサやロジックLSI、外部回路等をしようすることなく、消費電力やコストを抑えることが可能である。   According to the above-described embodiment, a PWM signal having a higher resolution can be obtained by adding a simple circuit to the two PWM signals having a falling slope and a rising slope and obtaining a comparison signal thereof without reducing the frequency. An output can be obtained. Therefore, it is possible to reduce power consumption and cost without using a high-speed processor, logic LSI, external circuit, or the like.

また、最終的に出力されるPWM信号は、上記2つの信号のスロープの傾きで分解能を、立上り(および立下り)位置で遅延量を調整することができる。   Further, the finally output PWM signal can adjust the resolution by the slope of the two signals and the delay amount at the rising (and falling) position.

一般的なPWM回路200の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a general PWM circuit 200 PWM回路200により出力されるPWM信号の説明図。4 is an explanatory diagram of a PWM signal output by the PWM circuit 200. 本発明に係るPWM波形生成装置1の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the PWM waveform generation apparatus 1 which concerns on this invention PWM波形生成装置1に含まれるPWM回路100の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of a PWM circuit 100 included in a PWM waveform generation device 1. FIG. PWM回路100により生成される出力信号であるPWM1およびPWM2の説明図。3 is an explanatory diagram of PWM1 and PWM2 that are output signals generated by the PWM circuit 100. FIG. スロープ回路110Aおよびスロープ回路110Bの構成を示す回路図。A circuit diagram showing composition of slope circuit 110A and slope circuit 110B. スロープ回路110Aおよびスロープ回路110Bからの出力信号を示す説明図。Explanatory drawing which shows the output signal from 110 A of slope circuits, and the slope circuit 110B. PWM波形生成装置1により得られる出力信号PWM3の説明図。Explanatory drawing of the output signal PWM3 obtained by the PWM waveform generation apparatus 1. FIG. Vs1に対して、Vs2のDutyを変化させた場合の遅延および分解能を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the delay and resolution when changing Duty of Vs2 with respect to Vs1. Vs1に対して、Vs2のDutyを変化させた場合の遅延および分解能を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the delay and resolution when changing Duty of Vs2 with respect to Vs1.

符号の説明Explanation of symbols

1:PWM波形生成装置、100・200:PWM回路、102・202:CPU、103・203:Nビットカウンタ、104A・104B・104C・204A・204B:コンペアレジスタ、105・205:出力回路、110A・110B:スロープ回路、120:コンパレータ 1: PWM waveform generator, 100/200: PWM circuit, 102/202: CPU, 103/203: N-bit counter, 104A / 104B / 104C / 204A / 204B: Compare register, 105/205: Output circuit, 110A / 110B: Slope circuit, 120: Comparator

Claims (6)

同じ基準クロックに同期して生成された同じ周期の第1のパルス信号と第2のパルス信号とを出力するパルス信号出力回路と、
前記第1のパルス信号の立下りにスロープを付加して出力する第1のスロープ回路と、
前記第2のパルス信号の立上りにスロープを付加して出力する第2のスロープ回路と、
前記第1のスロープ回路から出力信号と、前記第2のスロープ回路からの出力信号と、を比較し、前記第1のパルス信号と立上りが同期し前記スロープの交点で立下る、もしくは、前記スロープの交点で立上り前記第2のパルス信号と立下りが同期するPWM信号を出力するPWM信号出力回路と、を有すること
を特徴とするPWM波形生成装置。
A pulse signal output circuit that outputs a first pulse signal and a second pulse signal of the same period generated in synchronization with the same reference clock;
A first slope circuit for adding a slope to the falling edge of the first pulse signal and outputting the slope;
A second slope circuit that adds a slope to the rising edge of the second pulse signal and outputs the slope;
The output signal from the first slope circuit and the output signal from the second slope circuit are compared, and the rising edge is synchronized with the first pulse signal and falls at the intersection of the slopes, or the slope A PWM signal output circuit for outputting a PWM signal whose rising edge is synchronized with the rising edge of the second pulse signal.
前記第1に記載のPWM波形生成装置であって、
前記パルス信号出力回路は、
前記基準クロックのクロック数をカウントしてカウンタ値を出力するカウンタを備え、
前記第1のパルス信号は、前記カウンタ値が、所定の第1の値である場合に立下り、
前記第2のパルス信号は、前記カウンタ値が、前記第1の値とは異なる所定の第2の値である場合に立下ること
を特徴とするPWM波形生成装置。
The PWM waveform generator according to the first aspect,
The pulse signal output circuit is
A counter that counts the number of clocks of the reference clock and outputs a counter value;
The first pulse signal falls when the counter value is a predetermined first value,
The PWM pulse generator according to claim 2, wherein the second pulse signal falls when the counter value is a predetermined second value different from the first value.
請求項1および2に記載のPWM波形生成装置であって、
前記第1のスロープ回路および前記第2のスロープ回路は、前記スロープの傾きを調節する調節手段を備えていること
を特徴とするPWM波形生成装置。
The PWM waveform generation device according to claim 1 or 2,
The PWM waveform generation device according to claim 1, wherein the first slope circuit and the second slope circuit include an adjusting unit that adjusts an inclination of the slope.
請求項1から3のいずれか一項に記載のPWM波形生成装置であって、
前記PWM信号の分解能は、前記スロープの傾きで定まり、
前記スロープの傾きが大きいほど、前記分解能が上がること
を特徴とするPWM波形生成装置。
The PWM waveform generation device according to any one of claims 1 to 3,
The resolution of the PWM signal is determined by the slope of the slope,
The PWM waveform generating device, wherein the resolution increases as the slope of the slope increases.
請求項1から4のいずれか一項に記載のPWM波形生成装置であって、
前記第2のパルス信号の立上りスロープは、前記第1のパルス信号の立下りスロープよりも、傾きが大きいこと
を特徴とするPWM波形生成装置。
The PWM waveform generation device according to any one of claims 1 to 4,
The PWM waveform generation apparatus, wherein the rising slope of the second pulse signal has a larger slope than the falling slope of the first pulse signal.
請求項5に記載のPWM波形生成装置であって、
前記PWM信号の分解能は、前記第2のスロープ回路が、前記第2のスロープの傾きを調節することによって定まり、
前記PWM信号のアクティブ時間は、前記パルス信号出力回路が、前記第2のパルス信号のアクティブ時間を変調することによって定まること
を特徴とするPWM波形生成装置。
The PWM waveform generation device according to claim 5,
The resolution of the PWM signal is determined by the second slope circuit adjusting the slope of the second slope,
The PWM waveform generating device, wherein the active time of the PWM signal is determined by the pulse signal output circuit modulating the active time of the second pulse signal.
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