JP2014216696A - アナログ出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アナログ出力装置のアナログ出力に発生するリップルまたはピークを低減すること。【解決手段】アナログ出力装置は、ＰＷＭ指令の更新タイミングにおいて搬送波のレベルが最大値または最小値に一致しない場合、搬送波の周期を一時的に変更して更新タイミングにおいて搬送波のレベルを最大値または最小値に一致させる。【選択図】図４

Description

本発明は、ＰＷＭ変調とローパスフィルタとを用いてアナログ信号を生成するアナログ出力装置に関する。

デジタル信号からアナログ信号に変換する手法として、デジタル信号の指令値（以降、ＰＷＭ指令）をＰＷＭ変調した後にローパスフィルタを作用させてアナログ信号の出力（デジタル出力）を得る、簡易Ｄ／Ａ変換が知られている。より詳しくは、簡易Ｄ／Ａ変換によれば、搬送波のレベルとＰＷＭ指令に応じたしきい値とが比較され、しきい値前後で波形をオンオフさせたＰＷＭ波形が生成される。そして、ＰＷＭ波形のＰＷＭオン時間がローパスフィルタによって平滑化されることでＰＷＭオン時間の平均値が生成される。この平均値がアナログ出力として出力される。

アナログ出力の出力レベルはＰＷＭオン時間のデューティ比に応じて変化する。したがって、ＰＷＭ指令が所定周期（ＰＷＭ指令更新周期）で入力される場合においては、搬送波半周期毎のデューティ比はＰＷＭ指令更新周期内において一定である必要がある。

搬送波半周期毎のデューティ比をＰＷＭ指令更新周期内において一定に維持するためには、ＰＷＭ指令更新周期と搬送波周期とが同期するように設定される。しかしながら、ＰＷＭ指令更新周期と搬送波とが非同期なシステムにおいては、ＰＷＭ指令の更新タイミングにおいて搬送波の三角波が途中で途切れるようなケースが起こり得る。この場合、搬送波が途切れた部分のアナログ出力にＰＷＭオン時間の不足分または過剰分に起因するリップルまたはピークが発生する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リップルまたはピークの発生を低減するアナログ出力装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１周期の搬送波を発生させる搬送波発生部と、前記搬送波発生部が発生させた搬送波を用いて、前記第１周期よりも長い第２周期毎に更新されるＰＷＭ指令をＰＷＭ変調する変調部と、前記変調部が出力したＰＷＭ波形のデューティ比に応じたアナログ出力を出力する出力部と、前記ＰＷＭ指令の更新タイミングにおいて前記搬送波のレベルが最大値または最小値に一致しない場合、前記搬送波の周期を前記第１周期と異なる第３周期に一時的に変更させて前記更新タイミングにおいて前記搬送波のレベルを最大値または最小値に一致させる補正部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、アナログ出力装置は、ＰＷＭ指令更新周期と搬送波周期とが非同期である場合であっても、搬送波半周期毎のデューティ比をＰＷＭ指令更新周期内で一定に維持することが可能となるので、リップルまたはピークの発生を低減することができるという効果を奏する。

図１は、比較例にかかる技術によって生成される搬送波とＰＷＭ波形とを説明する図である。 図２は、実施の形態１のアナログ出力装置の構成を示す図である。 図３は、実施の形態１の補正周期位置算出部の構成を示す図である。 図４は、実施の形態１のアナログ出力装置によって発生される搬送波カウンタのカウント値、搬送波およびＰＷＭ波形を示す図である。 図５は、搬送波のレベル変動を説明する図である。 図６は、実施の形態１の搬送波補正量生成部の構成を示す図である。 図７は、実施の形態１の搬送波発生部の構成を示す図である。 図８は、実施の形態２の搬送波補正量生成部の構成を示す図である。 図９は、実施の形態２のアナログ出力装置によって発生される搬送波およびＰＷＭ波形を示す図である。 図１０は、実施の形態２の補正周期位置算出部の構成を示す図である。 図１１は、実施の形態２のアナログ出力装置によって発生される搬送波およびＰＷＭ波形を示す図である。 図１２は、搬送波のレベルの傾きを示す図である。

以下に、本発明にかかるアナログ出力装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１と比較される技術（比較例）について説明する。図１は、比較例にかかる技術によって生成される搬送波とＰＷＭ波形とを説明する図である。

比較例によれば、ＰＷＭ指令更新周期の間隔が、半周期分の搬送波の波長の整数倍に一致しない。即ち、ＰＷＭ指令更新周期と搬送波周期とは非同期となっている。前述のように、ある更新タイミングから次の更新タイミングに至るまでの間に、搬送波半周期毎のデューティ比が一定となることが求められる。しかしながら、比較例によれば、符号２００に示すように、更新タイミングの直前において、他のデューティ比と異なるデューティ比のＰＷＭ波形が生成される。このことは、アナログ出力におけるリップルまたはピークの発生の原因となる。更新タイミングの直前においてデューティ比が乱れることは、更新タイミングの直前にＰＷＭオン時間に不足分または過剰分が生じることに起因する。

これに対し、本発明の実施の形態１のアナログ出力装置は、ＰＷＭ指令更新周期内の搬送波が三角波の途中で途切れる場合に、更新タイミングにおいて搬送波のレベルが三角波の山または谷に一致するように、三角波を補正する。

なお、ここでは、最小値に至ってから次に最小値に至るまでまたは最大値に至ってから次に最大値に至るまでを搬送波の１周期とする。また、最大値に至ってから最小値に至るまでまたは最小値に至ってから最大値に至るまでを三角波の１周期とする。即ち、三角波の１周期は、搬送波の半周期に該当する。

図２は、実施の形態１のアナログ出力装置の構成を示す図である。アナログ出力装置１００は、補正周期位置算出部１、搬送波補正量生成部２、搬送波発生部３、変調部４および平滑化コンデンサ５を備えている。搬送波発生部３は、搬送波を発生させる。変調部４は、外部からデジタル信号のＰＷＭ指令が入力され、搬送波発生部３から搬送波が入力される。ＰＷＭ指令は、所定の更新周期（ＰＷＭ指令更新周期）で更新される。なお、ＰＷＭ指令更新周期は、搬送波の周期よりも長いものとする。変調部４は、搬送波のレベルとＰＷＭ指令に応じたしきい値とを比較して、しきい値前後で波形をオンオフさせたＰＷＭ波形を生成する。即ち、変調部４は、搬送波を用いてＰＷＭ指令を変調する。平滑化コンデンサ５は、ローパスフィルタの機能を有しており、そのローパスフィルタの機能によって、変調部４が出力したＰＷＭ波形のデューティ比に応じたアナログ出力を生成する。平滑化コンデンサ５によるアナログ出力は外部に出力される。なお、ローパスフィルタの機能を有するユニットであれば任意のユニットを平滑化コンデンサ５に替えて採用することが可能である。

補正周期位置算出部１、搬送波補正量生成部２および搬送波発生部３は、協働して、本発明の実施の形態の補正部として機能する。本発明の実施の形態の補正部は、ＰＷＭ指令の更新タイミングにおいて搬送波のレベルが最大値または最小値に一致しない場合、搬送波の周期を一時的に変更させて更新タイミングにおいて前記搬送波のレベルを最大値または最小値に一致させることができる。

図３は、補正周期位置算出部１の構成を示す図である。また、図４は、実施の形態１のアナログ出力装置１００によって発生される搬送波カウンタ（搬送波カウンタ３１）のカウント値、搬送波およびＰＷＭ波形を示す図である。

補正周期位置算出部１は、搬送波補正量生成部２および搬送波発生部３に接続される。補正周期位置算出部１は、更新周期カウント数演算部１１、三角波周期カウント数演算部１２、次回搬送波開始位置演算部１３、第１差分演算部１４、第２差分演算部１５および第３差分演算部１６を備えている。

補正周期位置算出部１は、搬送波発生部３が備える搬送波カウンタ３１によるカウント値が入力される。

ここで、搬送波のレベルは、所定の時間刻み幅毎に所定量ずつ変動する。図５は、搬送波のレベル変動を説明する図である。図示するように、搬送波のレベルは、時間刻み幅ｄｔ毎に所定量ずつ増加する。搬送波のレベルが最大値に達したとき、搬送波のレベルの変動は増加から減少に転じる。搬送波のレベルが最小値に達したとき、搬送波のレベルの変動は減少から増加に転じる。搬送波カウンタ３１は、ｄｔ毎にカウント値を１ずつ増加させるフリーランカウンタである。搬送波カウンタ３１がカウント可能な時間はＰＷＭ指令更新周期よりも大きいものとする。また、搬送波カウンタ３１は、更新タイミング＃１の１つ前の更新タイミングである更新タイミング＃０においてゼロリセットされると共にカウント開始せしめられるものとする。搬送波カウンタ３１によるカウント値は、図４に示すように、時間の経過に対して常に同じ勾配で増加する。

更新周期カウント数演算部１１は、ＰＷＭ指令更新周期Ｄ２をｄｔで除算することによって、ＰＷＭ指令更新周期に相当するカウント数である更新周期カウント数Ｄ３を算出する。また、三角波周期カウント数演算部１２は、搬送波周期Ｄ１をｄｔの２倍の値で除算することによって、三角波の１周期に相当するカウント数である三角波周期カウント数Ｄ４を算出する。なお、ＰＷＭ指令更新周期Ｄ２および搬送波周期Ｄ１は既知であり、補正周期位置算出部１に予め設定されるかまたは外部から入力されるものとしている。

次回搬送波開始位置演算部１３は、更新タイミング＃１において、搬送波カウンタ３１のカウント値に更新周期カウント数Ｄ３を加算して、得られた値を次回搬送波開始位置Ｄ６として出力する。また、第１差分演算部１４は、更新タイミング＃１において、搬送波カウンタ３１のカウント値を三角波周期カウント数Ｄ４で除算して商を算出し、得られた商を第１搬送波差分Ｄ５として出力する。なお、更新タイミング＃０においては、搬送波のレベルは最小値からスタートせしめられているものとしている。

第２差分演算部１５は、三角波周期カウント数Ｄ４から第１搬送波差分Ｄ５を減算して、得られた値を第２搬送波差分Ｄ７として出力する。図４に示すように、第２搬送波差分Ｄ７は、更新タイミング＃１における三角波の位相から三角波が次に最大値または最小値に至るまでの時間に相当するカウント数である。

第３差分演算部１６は、更新周期カウント数Ｄ３から第２搬送波差分Ｄ７を減算し、減算により得られた値を三角波周期カウント数Ｄ４の２倍の値で除算して商を算出し、得られた商を第３搬送波差分Ｄ８として出力する。図４に示すように、第３搬送波差分Ｄ８は、第２搬送波差分Ｄ７と搬送波の周期の整数倍との合計の最大値であって更新周期カウント数Ｄ３よりも小さい範囲における最大値が更新タイミング＃１から経過した時点から、更新タイミング＃２に至るまでの時間に相当するカウント数である。

三角波周期カウント数Ｄ４、第２搬送波差分Ｄ７および第３搬送波差分Ｄ８は、搬送波補正値演算部２に送られる。次回搬送波開始位置Ｄ６および第２搬送波差分Ｄ７は、搬送波発生部３に送られる。

図６は、搬送波補正量生成部２の構成を示す図である。搬送波補正量生成部２は、補正区間演算部２１および補正量演算部２２を備えている。

補正区間演算部２１は、第２搬送波差分Ｄ７と第３搬送波差分Ｄ８とを加算して、得られた値を補正区間Ｄ９として出力する。補正区間Ｄ９は、更新周期カウント数Ｄ３を三角波周期カウント数Ｄ４の２倍の値で除算して得られる余と同等である。

補正量演算部２２は、補正区間Ｄ９の開始タイミングおよび終了タイミングの両方において搬送波のレベルが最大値または最小値に一致するためのｄｔ毎の搬送波レベルの差分値を算出し、算出した差分値を搬送波補正量Ｄ１０として出力する。

ここでは一例として、補正量演算部２２は、補正区間Ｄ９の開始タイミングにおいて搬送波が最小値にリセットされた場合において、搬送波のレベルが時間の経過とともに単調増加して補正区間Ｄ９の終了タイミングにおいて搬送波のレベルが最大値に一致せしめるためのｄｔ毎の搬送波レベルの差分値を搬送波補正量Ｄ１０として出力するものとする。なお、補正により、搬送波のレベルが、補正区間Ｄ９の開始タイミングおよび終了タイミングの両方において最大値または最小値に一致すればよい。例えば、補正区間Ｄ９の間に周期が等しい複数の三角波が含まれるように補正されるようにしてもよい。

補正区間Ｄ９および搬送波補正量Ｄ１０は、搬送波発生部３に送られる。

図７は、搬送波発生部３の構成を示す図である。搬送波発生部３は、搬送波カウンタ３１、補正適用判定部３２、補正区間開始位置演算部３３および搬送波レベルカウンタ３４を備えている。

搬送波カウンタ３１は、前述のように、ｄｔ毎に１ずつカウントアップするフリーランカウンタである。搬送波レベルカウンタ３４は、ｄｔ毎に所定量毎にレベルを変動させることによって、図５に示したような搬送波を生成する。搬送波レベルカウンタ３４によって生成された搬送波は、変調部４に送られる。

補正区間開始位置演算部３３は、次回搬送波開始位置Ｄ６から補正区間Ｄ９を減算し、得られた値を補正区間開始位置Ｄ１１として出力する。補正適用判定部３２は、搬送波カウンタ３１によるカウント値が補正区間開始位置Ｄ１１に達したタイミングで、搬送波レベルカウンタ３４に対して搬送波補正量Ｄ１０を用いた補正を開始する。また、補正適用判定部３２は、補正を開始してから補正区間Ｄ９が経過したタイミングで補正を終了する。即ち、搬送波の周期は、補正区間Ｄ９において、補正区間Ｄ９の開始タイミングおよび終了タイミングの両方において搬送波のレベルが最大値または最小値に一致するような周期に変更される。

なお、搬送波補正量Ｄ１０を用いた補正とは、具体的には、ｄｔ毎に搬送波レベルカウンタ３４によるカウント値に搬送波補正量Ｄ１０を加算することである。第２搬送波差分Ｄ７がゼロ値でない場合には、補正適用判定部３２は、搬送波レベルカウンタ３４にリセット信号を送ることで搬送波のレベルのカウントを谷からリスタートせしめた後に補正を開始する。第２搬送波差分Ｄ７がゼロ値である場合には、補正適用判定部３２は、搬送波レベルカウンタ３４にリセット信号を送ることなく補正を開始する。

また、補正区間開始位置演算部３３は、補正が終了するタイミングで、搬送波カウンタ３１にリセット信号を送ることで、搬送波カウンタ３１のカウントをゼロ値からリスタートせしめる。

以上の構成により、図４に示すように、更新タイミング＃２の直前において太線に示すように搬送波のレベルの補正が行われることによって、補正区間開始位置Ｄ１１の時点で搬送波のレベルが最小値となり、更新タイミング＃２の時点で搬送波のレベルが最大値に至る。また、太線に示すように搬送波のレベルが補正されることによって、補正区間から導き出されるＰＷＭ波形のデューティ比は、更新タイミング＃１から更新タイミング＃２までの搬送波周期毎のデューティ比と一致する。

なお、更新タイミング＃２以降においても、更新タイミング＃１において実行された、更新タイミング＃２の直前の補正にかかる各種情報（補正区間Ｄ９、搬送波補正量Ｄ１０および補正区間開始位置Ｄ１１）を求める演算と同等の演算が実行される。更新タイミング＃２においては、補正によって搬送波のレベルが最大値または最小値に一致する。また、搬送波カウンタ３１は、更新タイミング＃２においてゼロ値にリセットされる。従って、更新タイミング＃３以降の補正のための各種情報が演算される際には、次回搬送波開始位置Ｄ６として更新周期カウント数Ｄ３が、第２搬送波差分Ｄ７としてゼロ値が、夫々使用されることになる。これにより、図４に示すように、例えば更新タイミング＃３の直前の補正区間開始位置Ｄ１１においては、搬送波のレベルがリセットされないで補正が開始される。

以上述べたように、本発明の実施の形態１によれば、アナログ出力装置１００は、ＰＷＭ指令の更新タイミングにおいて搬送波のレベルが最大値または最小値に一致しない場合、搬送波の周期を一時的に変更して更新タイミングにおいて搬送波のレベルを最大値または最小値に一致させる。これにより、ＰＷＭ指令更新周期と搬送波周期とが非同期である場合であっても、搬送波半周期毎のデューティ比をＰＷＭ指令更新周期内で一定に維持することが可能となるので、リップルまたはピークの発生を低減することができる。

なお、以上の説明においては、搬送波は図５に示すような変動をするものとして説明したが、搬送波は鋸波であっても本発明の実施の形態は適用可能である。

また、アナログ出力装置１００は、搬送波の周期の変更区間において、当該区間の開始タイミングおよび終了タイミングの両方において搬送波のレベルが最大値または最小値に一致するように搬送波の周期を変更する。これにより、アナログ出力装置１００は、搬送波の周期の変更区間におけるＰＷＭ波形のデューティ比をＰＷＭ指令更新周期内の搬送波半周期毎のデューティ比と一致させることができる。

また、アナログ出力装置１００は、ＰＷＭ指令更新周期を搬送波周期で除算して得られる余を搬送波の周期の変更区間の長さに決定する。これにより、アナログ出力装置１００は、搬送波の周期の変更区間におけるＰＷＭ波形のデューティ比をＰＷＭ指令更新周期内の搬送波半周期毎のデューティ比と一致させることができる。

実施の形態２．
ローパスフィルタとしての機能を有する平滑化コンデンサは、所定の時定数を有する。平滑化コンデンサの時定数によっては、補正区間を長くしてもリップルまたはピークの発生を抑制することが可能である。補正区間が長くなると、ＰＷＭ波形がオンオフされるスイッチング回数が低減される。実施の形態２によれば、平滑化コンデンサの時定数に応じて、補正区間開始位置が搬送波周期の整数倍の時間だけ前倒しされる。

実施の形態２のアナログ出力装置は、搬送波補正量生成部の構成が実施の形態１と異なる。ここでは、実施の形態２のアナログ出力装置に符号３００を付すとともに、実施の形態２のアナログ出力装置３００が備える搬送波補正量生成部に符号６を付す。また、搬送波補正量生成部６が備える構成要素に関し、実施の形態１と同様の構成要素には、実施の形態１と同じ名称および符号を付して重複する説明を省略する。

図８は、アナログ出力装置３００が備える搬送波補正量生成部６の構成を示す図である。搬送波補正量生成部６は、補正区間演算部２１、許容補正搬送波数演算部６１、補正区間修正部６２および補正量演算部２２を備える。

許容補正搬送波数演算部６１は、三角波周期カウント数Ｄ４と平滑化時定数Ｄ１２と補正区間演算部２１が出力した補正区間Ｄ９とに基づいて、許容補正搬送波数Ｄ１３を演算する。平滑化時定数Ｄ１２は、平滑化コンデンサ５の時定数である。平滑化時定数Ｄ１２は、例えば、搬送波補正量生成部６に予め設定されるかまたは外部から入力される。許容補正搬送波数Ｄ１３は、補正区間Ｄ９をどれだけ延長することができるかを示す値であって、搬送波周期の数で表現される。即ち、実施の形態２によれば、補正区間Ｄ９は、搬送波周期の整数倍だけ延長される。許容補正搬送波数演算部６１は、平滑化時定数Ｄ１２が大きいほど許容補正搬送波数Ｄ１３が大きくなるように許容補正搬送波数Ｄ１３を算出する。

補正区間修正部６２は、三角波周期カウント数Ｄ４の２倍に許容補正搬送波数Ｄ１３を乗算し、乗算によって得られた値に補正区間Ｄ９を加算し、加算によって得られた値を補正区間Ｄ１４として出力する。

補正量演算部２２は、補正区間Ｄ１４と三角波周期カウント数Ｄ４とに基づいて搬送波補正量Ｄ１５を算出する。補正量演算部２２が搬送波補正量Ｄ１５を算出する手法は実施の形態１と同等である。

搬送波発生部３においては、補正区間Ｄ９の替りに、補正区間Ｄ９が許容補正搬送波数Ｄ１３に応じた長さだけ延長されて生成された補正区間Ｄ１４が用いられる。即ち、補正区間Ｄ１４に基づいて補正区間開始位置Ｄ１１が生成される。補正区間開始位置Ｄ１１は、許容補正搬送波数Ｄ１３に三角波周期カウント数Ｄ４の２倍の値を乗じた値だけ前倒しされる。

図９は、アナログ出力装置３００によって発生される搬送波およびＰＷＭ波形を示す図である。更新タイミング＃２の直前において、補正区間開始位置Ｄ１１が前倒しされていない場合と、補正区間開始位置Ｄ１１が搬送波の１周期分の時間だけ前倒しされた場合と、補正区間開始位置Ｄ１１が搬送波の２周期分の時間だけ前倒しされた場合と、について、補正後の搬送波の波形と補正後の搬送波に基づいて生成されたＰＷＭ波形とが示されている。補正区間開始位置Ｄ１１が前倒しされるほど、ＰＷＭ波形におけるオン状態が連続する時間およびオフ状態が連続する時間が夫々長くなる。

なお、補正区間Ｄ９の延長量は搬送波の周期の整数倍であるものとして説明したが、いったん更新タイミングにおいて搬送波のレベルが最大値または最小値に至るように補正された後には補正区間Ｄ９の延長量は三角波の周期の整数倍として運用されるように搬送波補正量生成部６が構成されてもよい。図９の更新タイミング＃３の直前においては、補正区間開始位置Ｄ１１、Ｄ１４は、三角波の整数倍だけ延長される例を示している。

また、補正区間Ｄ９を用いるか補正区間Ｄ１４を用いるかが外部入力によって選択可能に搬送波補正量生成部６が構成されてもよい。例えば、外部入力される選択信号に基づいて、補正区間Ｄ９と補正区間Ｄ１４とのうちから、補正量演算部２２に入力および搬送波発生部３に出力される補正区間を選択するスイッチを搬送波補正量生成部６が備えていてもよい。また、外部入力によって補正区間の延長量が指定可能な搬送波補正量生成部６が構成されてもよい。例えば、外部から搬送波数（または三角波数）が入力され、補正区間修正部６２は外部から入力された搬送波数（または三角波数）を用いて補正区間Ｄ１４を演算するようにしてもよい。

以上述べたように、本発明の実施の形態２によれば、アナログ出力装置３００は、ＰＷＭ指令更新周期を搬送波周期で除算して得られる余と搬送波の周期の整数倍とを加算した値を搬送波の周期の変更区間の長さに決定する。これにより、ＰＷＭ波形のオンオフの回数を低減することが可能となる。

また、アナログ出力装置３００は、搬送波の周期の変更区間の長さを搬送波の周期の何倍分だけ延長するかを平滑化コンデンサの時定数に応じて決定する。これにより、リップルまたはピークの発生を抑制しながらＰＷＭ波形のオンオフの回数を低減することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態１によれば、更新タイミングの直前において搬送波のレベルの補正が行われる。実施の形態３では、更新タイミング間の区間が複数に分割され、分割された区間（分割区間）毎に補正が行われる。

実施の形態３のアナログ出力装置に符号４００を付して実施の形態１、２と区別する。アナログ出力装置４００は、補正周期位置算出部の構成が実施の形態１と異なっているので、ここでは補正周期位置算出部についてのみ説明する。

図１０は、アナログ出力装置４００が備える補正周期位置算出部の構成を示す図である。補正周期位置算出部７は、更新周期カウント数演算部１１、三角波周期カウント数演算部１２、次回搬送波開始位置演算部１３、第１差分演算部１４、第２差分演算部１５、第３差分演算部１６および擬似分割演算部７１を備えている。

擬似分割演算部７１は、ＰＷＭ指令更新周期Ｄ２を擬似分割数Ｄ１６で除算して、得られた値を分割後ＰＷＭ指令更新周期Ｄ１７として出力する。擬似分割数Ｄ１６は、例えば、補正周期位置算出部７に予め設定されるか、または外部から入力される。擬似分割数Ｄ１６は、２以上の整数である。

三角波周期カウント数演算部１２および次回搬送波開始位置演算部１３は、ＰＷＭ指令更新周期Ｄ２の替りに分割後ＰＷＭ指令更新周期Ｄ１７を使用する。また、搬送波発生部３に具備される補正適用判定部３２は、ＰＷＭ指令更新周期Ｄ２の替りに分割後ＰＷＭ指令更新周期Ｄ１７を使用する。

図１１は、アナログ出力装置４００によって発生される搬送波およびＰＷＭ波形を示す図である。ここでは、擬似分割数Ｄ１６は「３」であるものとしている。図示するように、ＰＷＭ指令更新周期を３分割した周期で補正が行われることにより、ＰＷＭ指令更新周期の最後に一度だけ補正が行われる場合に比べて補正量を小さくすることができる。即ち、補正前後の搬送波の傾きの変化を小さくすることができる。

図１２は、搬送波のレベルの傾きを示す図である。搬送波例３０１、搬送波例３０２、搬送波例３０３の順番で搬送波のレベルの傾きが緩やかになっている。搬送波例３０１のようにｄｔ毎のレベルの変動量が大きすぎると、搬送波のレベルが電圧値で与えられる場合には電圧分解能が悪化する。また、搬送波例３０３のようにｄｔ毎のレベルの変動量が小さすぎると、アナログ出力の分解能が悪化する。そして通常は、電圧分解能とアナログ出力の分解能とが設計制約の範囲で最も好ましくなるようにｄｔ毎のレベルの変動量が定められている。したがって、補正の前後での搬送波の傾きの変化を小さくすることは、補正によるアナログ出力の精度低下を抑制することになる。

このように、本発明の実施の形態３によれば、アナログ出力装置４００は、ＰＷＭ指令更新周期毎の区間を複数の分割区間に分割し、分割区間毎に、分割区間の終了タイミングにおいて搬送波のレベルが最大値または最小値に一致しない場合、搬送波の周期を一時的に変更して分割区間の終了タイミングにおいて搬送波のレベルを最大値または最小値に一致させる。これにより、補正前後の搬送波の傾きの変化を実施の形態１に比べて小さくすることができるので、補正によるアナログ出力の精度低下を抑制することが可能となる。

なお、実施の形態１〜３のアナログ出力装置１００、３００、４００が備える構成要素（更新周期カウント数演算部１１、三角波周期カウント数演算部１２、次回搬送波開始位置演算部１３、第１差分演算部１４、第２差分演算部１５、第３差分演算部１６、補正区間演算部２１、補正量演算部２２、搬送波カウンタ３１、補正適用判定部３２、補正区間開始位置演算部３３、搬送波レベルカウンタ３４、許容補正搬送波数演算部６１、補正区間修正部６２および擬似分割演算部７１）のうちの一部または全部は、ハードウェア、ソフトウェア、又は両者の組み合わせとして実現するようにしてもよい。ソフトウェアで実現するとは、演算装置および記憶装置を備えるコンピュータにおいて、構成要素に対応するプログラムモジュールを記憶装置に格納しておき、当該記憶装置に格納されているプログラムモジュールを演算装置が実行することによって当該構成要素の機能を実現することである。構成要素が、ハードウェアとして実現されるか、ソフトウェアとして実現されるかは、装置全体に課される設計制約に基づいて決定される。

また、実施の形態１〜３のアナログ出力装置１００、３００、４００は、メモリまたはレジスタなどの記憶装置を具備し、更新周期カウント数Ｄ３、三角波周期カウント数Ｄ４、第１搬送波差分Ｄ５、次回搬送波開始位置Ｄ６、第２搬送波差分Ｄ７、第３搬送波差分Ｄ８、補正区間Ｄ９、搬送波補正量Ｄ１０、補正区間開始位置Ｄ１１、許容補正搬送波数Ｄ１３、補正区間Ｄ１４、搬送波補正量Ｄ１５および分割後ＰＷＭ指令更新周期Ｄ１７などの中間データは、記憶装置を介して構成要素間で送受信されるようにしてもよい。また、搬送波周期Ｄ１、ＰＷＭ指令更新周期Ｄ２、平滑化時定数Ｄ１２および擬似分割数Ｄ１６などの設定値は、レジスタまたはメモリなどの記憶装置に設定されてもよいし、記憶装置に外部から入力されるようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかるアナログ出力装置は、ＰＷＭ変調とローパスフィルタとを用いてアナログ信号を生成するアナログ出力装置に適用して好適である。

１，７ 補正周期位置算出部、２，６ 搬送波補正量生成部、３ 搬送波発生部、４ 変調部、５ 平滑化コンデンサ、１１ 更新周期カウント数演算部、１２ 三角波周期カウント数演算部、１３ 次回搬送波開始位置演算部、１４ 第１差分演算部、１５ 第２差分演算部、１６ 第３差分演算部、２１ 補正区間演算部、２２ 補正量演算部、３１ 搬送波カウンタ、３２ 補正適用判定部、３３ 補正区間開始位置演算部、３４ 搬送波レベルカウンタ、６１ 許容補正搬送波数演算部、６２ 補正区間修正部、７１ 擬似分割演算部、１００，３００，４００ アナログ出力装置、３０１，３０２，３０３ 搬送波例、Ｄ１ 搬送波周期、Ｄ２ ＰＷＭ指令更新周期、Ｄ３ 更新周期カウント数、Ｄ４ 三角波周期カウント数、Ｄ５ 第１搬送波差分、Ｄ６ 次回搬送波開始位置、Ｄ７ 第２搬送波差分、Ｄ８ 第３搬送波差分、Ｄ９，Ｄ１４ 補正区間、Ｄ１０ 搬送波補正量、Ｄ１１ 補正区間開始位置、Ｄ１２ 平滑化時定数、Ｄ１３ 許容補正搬送波数、Ｄ１５ 搬送波補正量、Ｄ１６ 擬似分割数、Ｄ１７ 分割後ＰＷＭ指令更新周期。

Claims (6)

1. 第１周期の搬送波を発生させる搬送波発生部と、
   前記搬送波発生部が発生させた搬送波を用いて、前記第１周期よりも長い第２周期毎に更新されるＰＷＭ指令をＰＷＭ変調する変調部と、
   前記変調部が出力したＰＷＭ波形のデューティ比に応じたアナログ出力を出力する出力部と、
   前記ＰＷＭ指令の更新タイミングにおいて前記搬送波のレベルが最大値または最小値に一致しない場合、前記搬送波の周期を前記第１周期と異なる第３周期に一時的に変更させて前記更新タイミングにおいて前記搬送波のレベルを最大値または最小値に一致させる補正部と、
   を備えることを特徴とするアナログ出力装置。
2. 前記第３周期は、前記搬送波の周期の変更区間の開始タイミングおよび終了タイミングの両方において前記搬送波のレベルが最大値または最小値に一致する周期である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアナログ出力装置。
3. 前記補正部は、前記第２周期を前記第１周期で除算して得られる余を前記変更区間に決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のアナログ出力装置。
4. 前記補正部は、前記第２周期を前記第１周期で除算して得られる余と前記第１周期の整数倍とを加算して得られる値を前記変更区間に決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のアナログ出力装置。
5. 前記出力部はローパスフィルタであって、
   前記補正部は、前記余に加算する前記第１周期の数を前記ローパスフィルタの時定数に応じて決定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のアナログ出力装置。
6. 前記補正部は、前記第２周期を同じ大きさの複数の分割区間に分割し、分割区間毎に、分割区間の終了タイミングにおいて前記搬送波のレベルが最大値または最小値に一致しない場合、前記搬送波の周期を前記第１周期と異なる第４周期に一時的に変更させて前記分割区間の終了タイミングにおいて前記搬送波のレベルを最大値または最小値に一致させる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアナログ出力装置。

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