JP3622746B2 - Pwm回路の比較用パルス列生成回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は基準パルス列と比較用パルス列との論理演算により生成されるPWM( Pulse Width Modulation :パルス幅変調)回路の比較用パルス列生成回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来のPWM生成回路の一例を示すブロック図である。図3に示すように、従来のPWM生成回路は基準パルス列111と、比較用パルス列300を持ち、比較用パルス列の値を変更する手段を有する。基準パルス列111は基準パルス列生成回路101から出力され、基準パルス列生成回路101のカウンタに入力されるCLK(基準クロック)100に基づいて生成される。一方、比較用パルス列300は、比較用パルス列生成回路301から出力される。比較用パルス列生成回路301はS/W(ソフトウエア)手段による設定値(専用メモリからの自動ダウンロードを含む)を記録する為の機能の他、設定された値をCLK100もしくはPWMの周期Tと同期化して比較用パルス列300を生成する。比較用パルス列300と基準パルス列111はコンパレータ103により比較され、PWM出力回路104によって出力される。
【0003】
図3の構成をとるPWM生成回路において、動作中にPWMのパルス幅を変更する場合、S/Wにより比較用パルス列300の値を変更する。この例として特許文献1または特許文献2に記載のものが挙げられる。
【0004】
【特許文献1】
特開昭61−99412号公報(第1頁―3頁、第1図)
【特許文献2】
特開平6−214523号公報(第3−4頁、図1、図5)
【0005】
上記特許文献1に記載のものはPWM入力信号の振幅を一定にし、キャリア信号の振幅を可変にするPWM信号発生回路に関するものであり、キャリア信号の振幅が所定の基準振幅の場合に、各キャリア周期においてPWM入力信号がキャリア信号と交差するときのPWM入力信号のデータを予め記憶したメモリと、クロック周波数がキャリア信号の基準振幅に対する比に比例して可変に設定され、各キャリア周期の初めから設定間だけカウントしたときに論理が反転して所望のPWM信号を出力するカウンタと、各キャリア周期の初めにメモリからキャリア周期のデータを読出し、データあるいはキャリア信号の振幅とデータの差をカウンタの設定値として設定する手段とを有するものである。
【0006】
また上記特許文献2に記載のものは、液晶表示装置(LCD)に用いられるコントラスト自動調整装置に関するものであり、温度センサからの出力に基づいて、この出力と液晶駆動電圧に対応するPWM値とを対応づける特性テーブルを参照し、CPUがPWMパルスのハイレベル期間のカウント数を設定するとともに、コントラストスイッチがエンコーダを介してCPUに接続され、コントラストスイッチによって、CPUからのPWMパルスのデューティ比を変えることが記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来のPWM回路において、動作中にユーザがPWM値を調整したい場合、何らかのMPUを介したS/Wによる制御が必要であった。例えばLCDコントラスト調整をPWMを用いて行う場合、PWM値変更要因をMPUが受付け、計算処理した後、変更すべき値を比較用パルス列生成回路に設定する。具体的には、前記従来のS/W介在方法を実現するためには、LCDを接続する計算機本体のMPUを使用して計算処理する手段か、あるいはLCDコントラスト専用のMPUを所持する手段が取られてきた。
【0008】
前記LCDコントラスト調整専用MPUを所持する場合には回路が複雑となり、かつコストアップをまねく。また、PWM値の変更のために、前記計算機本体のMPUを使用する場合には、ユーザがLCDコントラスト調整を行う度に計算機本体の処理時間を要し計算機本体の性能に影響を与える。また一般に計算機本体のMPUは高周波数で動作しており、特にノートパソコンの場合にはMPUによる処理を介することはMPUによらない手段を介する方式と比較し、多くの電力を消費する。
【0009】
(発明の目的)
本発明の第1の目的は、基準パルス列と比較用パルス列からなるPWM生成回路において、比較用パルス列の値を動作中に変更する場合に、変更要因を処理する場合、MPU処理を介さないH/W(ハードウエア)自動変換を可能にすることである。
【0010】
また、本発明の第2の目的は基準パルス列と比較用パルス列からなるPWM生成回路において、比較用パルス列の値を動作中に変更する場合に、PWMを変更する場合、S/W(ソフトウエア)とH/W(ハードウエア)自動変換の双方からの変更を可能にすることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1のPWM回路のパルス列生成回路は、アップ/ダウンカウンタと、該アップ/ダウンカウンタに接続され、ソフトウェアにより設定されるPWMの初期値を前記アップ/ダウンカウンタに反映するために受け付ける設定手段と、該アップ/ダウンカウンタに接続され、入力されたPWM値を変更する要因のハードウエア入力信号をPWMの1周期tの自然数倍の周期単位で該アップ/ダウンカウンタに反映する信号に変換する手段と、を含むことを特徴とするものである。
【0012】
また本発明の第2のPWM回路のパルス列生成回路は、上記第1のPWM回路のパルス列生成回路において、前記アップ/ダウンカウンタからの出力を保持する手段を含むことを特徴とするものである。
【0013】
また本発明の第3のPWM回路のパルス列生成回路は、上記第2のPWM回路のパルス列生成回路において、前記ハードウェア要因の入力信号をPWMの1周期tの自然数倍の周期単位で変換する動作と、該設定手段による前記アップ/ダウンカウンタへの非同期な設定とを調停する手段と、を含むことを特徴とするものである。
【0014】
以下、本発明について本発明の実施形態を示す図1を用いて説明する。
【0015】
本発明のPWM回路は、基準パルス列111を出力する基準パルス列生成回路101、比較用パルス列112を出力する比較用パルス列生成回路102を備えており、比較用パルス列生成回路102は、PWM値を変更する2種類(S/WとH/W)の要因を受付可能な、1組のアップ/ダウン(UP/DOWN)カウンタ124とその周辺回路から構成されている。
【0016】
また、前記比較用パルス列生成回路102に対する前記H/W要因はMPUによる処理を介することなく、PWMの1周期のN(自然数:ユーザが設定する)倍毎(以後PWMの1周期をtとし、TはT=t×Nを満たすものとする)にPWM値を変更する為の手段である、入力信号変換回路123、UP/DOWNカウンタ124、カウンタ出力保持回路125を有する。
【0017】
さらに動作中に前記2種類の要因が同一時刻(T)の間に重複した場合、前記S/W要因を優先しPWMの出力値を変更するための調停手段である、カウンタ調停回路122を有する。
【0018】
(作用)
図1で示される本発明の一実施形態の回路において、PWM値を変更する要因のH/W信号は、入力信号変換回路123内部で変換され、UP/DOWNカウンタ124と連動し、UP/DOWNカウンタ124の値をカウントアップ/カウントダウンする。以上の処理はMPUによる処理を介さないでPWM値の変更を実現できる。その結果、MPUを介す処理と比較し消費電力を低く押さえ、かつ、MPU資源を使用しないため、PWM生成回路を有する計算機において本体性能に影響を与えることなくPWM値をなめらかに変更することが可能である。
【0019】
また、本発明において、S/W設定受付回路(S/Wによる処理、すなわちMPU処理によって設定される値を記憶する回路)121とカウンタ調停回路122が連動して入力信号変換回路123とUP/DOWNカウンタ124とカウンタ保持回路125を制御することにより、回路規模を小さくしたまま、1出力のPWM回路を2種の変更要因(S/W及びH/Wによる変更要因)に対して受付可能とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の構成と動作について図1を用いて説明する。図1において、102が比較用パルス列生成回路であり、この比較用パルス列生成回路102から生成される比較用パルス列112と基準パルス列生成回路101から生成される基準用パルス列111をコンパレータ103により比較し、PWM出力回路104にて結果を出力する。この他、不図示の周辺回路を有している。
【0021】
図1の回路を含む計算機を起動する時、UP/DOWNカウンタ124に初期値をS/WによりS/W設定受付回路121に設定した後、PWM値を変更するH/W要因を受付け、1組のUP/DOWNカウンタ124にカウントアップ/ダウンの基になる信号を生成する制御回路が入力信号変換回路123であり、比較用パルス列生成回路102の出力する比較用パルス列112は、その値の変化を、基準パルス列生成回路101より生成されるPWMの1周期tのN(自然数)倍の周期T(T=t×N)で更新されるものとする。具体的にはS/W設定受付回路121と入力信号変換回路123とUP/DOWNカウンタ124の内部において比較用パルス列112がTで同期化した信号となる為の手段を設ける。この時TとPWM値との関係において以下に示す2種類の方式((a)、(b))がある。
【0022】
まず(a)の方式は、T単位について、比較用パルス列112の値を1bit毎に変化させPWM値を変更する場合である。入力信号変換回路123に入力される、PWM値を変更する為のH/W要因をT単位で処理し、UP/DOWNカウンタ124にカウントアップ/カウントダウンの為の要因を伝え、UP/DOWNカウンタ124もT単位で更新する。
【0023】
また(b)の方式は、単位時間Tに対してPWM変更の要因を全て受け付ける場合である。入力信号変換回路123とUP/DOWNカウンタ124はTで同期化せず、UP/DOWNカウンタ124の出力信号列117とカウンタ保持回路125をTで同期化する。
【0024】
上記の図1に示す実施形態ではUP/DOWNカウンタ124を1組所持する。この1組のUP/DOWNカウンタ124の出力値の変更要因は2種類あり、一つはH/W要因であり、もう一つはS/W処理によって設定される要因である。 ただし、全く同一時刻に2種類の要因が重複した場合、どちらかの要因に対して優先度付を行わなければならない。本発明はS/Wを介さないPWMのH/W自動変換による、S/W処理すなわちMPUの負担軽減が目的の一つであるため、通常はS/Wによる出力PWMの変更は必要ない。従ってS/Wからの変換要因は強い要因と定義し、同一時刻において前記2種類の要因が重複した場合、S/W要因を優先させる手段をとる。
【0025】
動作中にS/W設定受付回路121に対してS/Wから新しい値が設定された場合、入力信号変換回路123からUP/DOWNカウンタ124への変換をマスクするための制御を行う為の回路が、カウンタ調停回路122である。
【0026】
カウンタ調停回路122は、S/W設定受付回路の値が更新された時点から、入力信号変換回路123からUP/DOWNカウンタ124に対するH/W自動変換をマスクする。そして、S/W設定受付回路121に設定された値とUP/DOWNカウンタ124の出力値が等しくなるように処理する。UP/DOWNカウンタ124の出力値は、カウンタ保持回路125に接続するが、カウンタ保持回路125をtで同期化することによって、出力されるPWMの1周期の波形を乱すことなく、入力信号変換回路123をH/W変換してPWM出力に反映させている途中に、S/Wの設定をPWMの出力値に反映させることが可能となる。
【0027】
【実施例】
次に、本発明をノートパソコンのLCDコントラスト調整をPWMを用いて制御する際に実施した例を図1と図2を用いて説明する。図1は上述した(b)の方式を用いた場合の例、図2は上述した(a)の方式を用いた場合の例であり、図2では図1のカウンタ調停回路122とカウンタ出力保持回路125とその周辺が組み込まれていない。
【0028】
以下、図1を用いて説明する。図1の基準パルス列111と比較用パルス列112は8bitを用いた。基準パルス列生成回路101はPWM基本CLK(クロック)100の2分周を入力CLKとする8bitカウンタの出力値を基準パルス列111とし、PWM出力回路104はフリップフロップ(以下FFと記す)とその周辺回路からなり、FF入力CLKはCLK100とし、入力データはコンパレータ103の結果を入力する。よって、基準パルス列111と出力されるPWMの間にはCLK100の1周期の時間だけシフトされる。比較用パルス列112はUP/DOWNカウンタ124からカウンタ保持回路125を経由して出力され、前述した(b)の方式に対応する。
【0029】
本実施例では入力信号変換回路に入力されてくるH/W信号の変化時間とtとの関係からT=tとし、上述した発明の実施の形態の(a)の方式では、比較用パルス列112はT単位で1bit変化し、その結果、PWM出力回路104から出力されるPWMはT単位に1/256パルス幅、変化する。
【0030】
ノートパソコン(以下NTと記す)に電源を入れて起動する時、S/W設定受付回路121とカウンタ調停回路122に対して初期値をS/Wにより設定する。カウンタ調停回路122に設定された値がUP/DOWNカウンタ124とカウンタ出力保持回路125に反映された後、1T時間後、PWM出力回路104のFFの出力を有効として用いる。
【0031】
入力信号変換回路123に入力されたPWM値を変更する要因のH/W信号は、T単位でUP/DOWNカウンタ124をカウントアップするか、もしくはカウントダウンする信号に変換される。
【0032】
本発明によるPWM回路を組み込んだノートパソコンを使用する場合、LCDコントラスト調整は通常、初期値をS/W設定受付回路121に設定した後、さらにユーザがLCDコントラスト調整をする時は、ユーザの操作によるH/W信号(例えば、LCDコントラスト調整ヴォリュームからのH/W信号、もしくはFnキー押しによるKBCからの信号によるH/W信号)は入力信号変換回路123に入力された後、図1で示す回路によって、S/W(CPUによる処理)を介さないでPWM信号の値を変化させることでLCDコントラスト調整を行うことが可能である。
【0033】
次に、動作中にS/W設定受付回路121にS/Wが設定する時が生じた場合の処理について説明する。CLK100のCLKの1周期をuとする。S/W設定受付回路121に新しい値が設定された時刻をxとした時、
u<n×T−x(nは自然数) ・・・(1)
が満たせる場合、カウンタ調停回路122は次の処理を行う。まず入力信号変換回路123からのUP/DOWNカウンタ124のカウントアップ/ダウンをマスクする。同時に時刻nTに間に合うようにカウンタ出力保持回路125とUP/DOWNカウンタ124にS/W設定受付回路121の値を反映させる。その結果、時刻xにS/W設定受付回路121に設定された値は、時刻nTにおいてカウンタ出力保持回路125に反映し、時刻(nT+u)からのPWM値に反映される。次に、
u>n×T−x(nは自然数) ・・・(2)
の場合は、時刻(nT+u)のPWMに用いられる比較用パルス列112は入力信号変換回路123で生成された値が反映され、時刻((n+1)T+u)からS/W設定受付回路121に設定された値が出力PWMに反映される。時刻(nT+u)〜((n+1)T+u)までの間は、PWM波形に影響を与えないようカウンタ出力保持回路125に対して、時刻(nT)の値が保持される。そして、S/W設定受付回路121に設定された値を、時刻((n+1)T+u)からのPWMに反映させる。以上の処理を行うのがカウンタ調停回路122である。よって動作中にS/WによりS/W設定受付回路121に新しい値を設定後、入力信号変換回路123に入力されるH/W信号をPWMに反映させることは、少なくとも時刻(x)から(2T)時間後である。
【0034】
【発明の効果】
本発明の第1の効果は、MPUによる処理を介さないPWM値の変更を実現できるためMPUを介す処理と比較し消費電力を低く押さえることが可能であることである。
【0035】
また本発明の第2の効果は、MPU資源を使用しないため、PWM生成回路を有する計算機において本体性能に影響を与えることなくPWM値をなめらかに変更することが可能であることである。
【0036】
また本発明の第3の効果は、回路規模を小さくしたまま、1出力のPWM回路を2種類以上の変更要因を受付可能であることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態及び一実施例を示すPWM回路の構成図である。
【図2】本発明の他の実施例のPWM回路の構成図である。
【図3】従来の一例を示すPWM回路の構成図である。
【符号の説明】
100 基準パルス列生成回路の基準CLK
101 基準パルス列生成回路
102 比較用パルス列生成回路
103 コンパレータ
104 PWM出力回路
111 基準パルス列
112 比較用パルス列
121 S/W設定受付回路
122 カウンタ調停回路
123 入力信号変換回路
124 UP/DOWNカウンタ
125 カウンタ出力保持回路
300 比較用パルス列
301 比較用パルス列生成回路
Claims (3)
- アップ/ダウンカウンタと、該アップ/ダウンカウンタに接続され、ソフトウェアにより設定されるPWMの初期値を前記アップ/ダウンカウンタに反映するために受け付ける設定手段と、該アップ/ダウンカウンタに接続され、PWM値を変更するハードウェア要因の入力信号をPWMの1周期tの自然数倍の周期単位で該アップ/ダウンカウンタに反映する信号に変換する手段と、を含むことを特徴とするPWM回路のパルス列生成回路。
- 前記アップ/ダウンカウンタからの出力信号列を保持する手段を含むことを特徴とする請求項1に記載のPWM回路のパルス列生成回路。
- 前記ハードウェア要因の入力信号をPWMの1周期tの自然数倍の周期単位で変換する動作と、前記設定手段による前記アップ/ダウンカウンタへの非同期な設定と、を調停する手段を含むことを特徴とする請求項2に記載のPWM回路のパルス列生成回路。
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