JP4980989B2 - Ｐｗｍ信号によって生成される可変アナログ信号の生成方法、及び該信号を生成するシステム - Google Patents

Description

本発明は、ＰＷＭ信号から生成される可変アナログ信号を生成する方法、及び該信号を生成するシステムに関する。

ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）からのＤＣ電圧の生成器が知られている。中央処理装置（ＣＰＵ）は、定められた精度のディジタル値を入力レジスタに入力することにより、変換器を制御する。上記値を８ビット上で表す場合、２５６個の値が可能であり、その結果、精度は１／２５６（すなわち、０．４％）になる。例えば、電圧が０ボルトと１０ボルトとの間で変動する場合、一値と別の値との電圧差は０．０４である。市場でよくみられるのは、１６ビットのレジスタを備えたＤＡＣであり、中央処理装置は、６５，５３６個の異なる値をもたらすことが可能であり、精度は０．００１５％になる。電圧が０ボルトと１０ボルトとの間で変動する前述と同じ例では、連続した２つの値により、差が０．１５ミリボルトになる。

ＤＡＣの価格は精度の向上とともに増加し、変換時間はより速くなる。速い変換時間が必要でない場合、パルス幅変調器（ＰＷＭ）信号は、ディジタル振幅からのアナログ電圧の供給を可能にする。ＰＷＭ信号は、信号の「１」での期間が合計期間中で変動するディジタル周期信号である。信号の「１」での期間は、デューティ比と呼ばれる。ベース・クロックがベース期間を供給する。値「１」がプログラムされた、８ビットのプログラム・レジスタを有するＰＷＭ信号生成器を例に挙げれば、得られるディジタル信号は、単一のベース・パルスでは「１」であり、後続する２５５個のベース・パルス中は「０」である。ＰＷＭ信号のディジタル出力は、変動を平滑化するＲＣ積分器ネットワークに接続される。よって、連続した値が得られる。この値は例えば、モータを制御するために増幅することが可能である。

このタイプのアセンブリは通常、ランプの輝度を調節するための調節システムや、換気扇の速度を制御するための調節システムにおいてみられる。後者の例は、特にテレビジョン・デコーダにおいてみられる。実際に、前述の電子装置は、通常動作中に大量のエネルギを消費する。このエネルギは熱に変換され、この熱は、一般に密封された装置内に集中する。この熱は、排気しないと、電子部品の経年変化の加速化を引き起こし、それにより、不可逆の劣化が生じる。このことを阻止するために、換気扇をデコーダのケーシング内の空気導入口近くに配置して、外部との交換を加速化し、冷却を向上させる。しかし、換気扇を全速で使用すると、音がうるさい。装置を室内に配置すると、騒音レベルは大きすぎることがあり得る。可聴であるのは速度ではなく、速度の変動であることが実験によって明らかになった。換気扇は、起動させるための最小電圧（例えば、最大認可電圧が１０ボルトの場合、５ボルト）を必要とする。換気扇がＰＷＭ信号によって制御されている場合、５ボルト以上１０ボルト以下の電圧の生成を可能にするディジタル値のみを使用することが可能である。８ビットＰＷＭ生成器の場合、前述の値は１２８以上２５５以下であり、これにより、可能な値は１２８個になる。その結果、前述の装置の精度は、使用可能な電圧の範囲の１：１２８すなわち０．８％になる。上記値がＰＷＭ生成器に入力され、連続した電圧がよって生成されると、一値から次の値への推移は、特に、制御システムが使用されている場合にあてはまるように、前述の変動が定期的に起こる場合に可聴である。更に、同じ装置に対して種々の換気扇の型式が考えられる。サーボ・システムが使用されている場合、換気扇は同じ特性を有しなくてよく、その結果、装置に特有の制御システムは、広範囲にわたる制御範囲を有していなければならず、したがって、範囲全体にわたって高いレベルの精度を有していなければならない。

１つの解は、ＰＷＭデューティ比をプログラムするためのビットの数を（例えば、１２ビットに）増やすことであり、その場合、精度は０．０２５％になる。前述と同じ条件を仮定すれば、結果として、精度は０．０５％になり、これは、変動の可聴性を低減させるうえで非常に適している。しかし、１２ビットのＰＷＭは費用がかかり、８ビットの値を使用するＰＷＭよりもプログラムに時間がより長くかかる。

ＦＵＪＩＷＡＲＡによる西暦２００７年５月３日付の米国特許出願公開第２００７／０９８３７４号明細書には、換気扇制御システムが開示されている。制御装置２３は、ＰＷＭ信号を換気扇２２に送出する。回転プローブは、換気扇の回転速度を検出し、これを制御装置２３に送信する。システムはラップトップ・コンピュータの温度を制御することが可能である。上記文献の図７は、７０％と１００％との間で変動するディーティ比を施すことにより、速度が５，０００ｒｐｍを超える場合に２０ｋＨｚの周波数を使用し、５０％と７０％との間で変動するディーティ比を施すことにより、速度が４，０００ｒｐｍと５，０００ｒｐｍとの間の場合に３０ｋＨｚの周波数を使用し、２５％と５０％との間で変動するディーティ比を施すことにより、速度が４，０００ｒｐｍ未満の場合に４０ｋＨｚの周波数を使用することが開示されている。上記文献は、速度とデューティ比値との間の直接相関を表す。精度はよって、デューティ比の精度のみに依存する。

ＨＯＥＬＤによる西暦２００７年１１月２６日付の米国特許第６４８７２４６号明細書には、ＰＷＭ信号生成器の内部構造が開示されている。期間に対するクロック・パルスの数と、ＰＷＭ信号のデューティ比に対するクロック・パルスの数とを別個にプログラムすることが可能である。上記文献には、２つのレジスタのプログラミングが、新たな信号の生成の時点で行われた場合、この信号が誤りを含み得ることが開示されている。この問題に対する解決策は、ＰＷＭ期間を設定することにより、レジスタの更新を同期化させることであるが、この解決策は、生成されるアナログ信号の精度を増加させることが可能でない。

本発明により、デューティ比プログラミング・ビット数を増加させることなく、ＤＣ電圧が、より高精度のＰＷＭ信号から生成されることが可能になる。

本発明の目的の１つは、所定の期間及びデューティ比の対からＰＷＭ信号の一連の生成工程によって生成されるアナログ信号の変動形態を生成するための方法であって、ＰＷＭ信号は、アナログ信号を生成するよう積分され、変動形態の生成中に、異なる期間値及びデューティ比を有する対を、異なる期間及び同じデューティ比を有する対とともに連続して施してＰＷＭサイクルを生成する方法である。

このようにして、特定のデューティ・サイクル及び特定の期間値から形成される一連の対を選ぶにあたって、変動がデューティ比の変動のみの場合よりも変動が小さいアナログ信号を生成することが可能である。連続して生成される２つのＰＷＭ信号間で、期間及びデューティ比の一方又は両方を変えることが可能である。これにより、デュ―ティ比と期間との間の比によってもたらされるディジタル値の数がより多く得られ、よって、多数の異なるアナログ値が供給され得る。よって、定められた値を得る精度はより高くなる。よって、特に、経時的にずっと線形である信号を生成することが可能である。

第１の改良例によれば、各生成工程は、期間値及びデューティ値の対の記録されたテーブルからの抽出工程を含み、抽出される対のアドレスは、アナログ信号を生成するためのコマンド値である。このようにして、テーブル内の値の対のサーチが高速で実行される。
別の改良例によれば、各生成工程は、期間値及びデューティ比の対の記録されたテーブルからの抽出工程を含み、値の対はそれぞれ、ディジタル値と関連付けられる。テーブルから抽出される対は、関連付けられたディジタル値が、生成する対象のアナログ信号に最も近いものである。このようにして、テーブルは、異なるディジタル値のみを含み、よって、前述のテーブルが、重複値を含むことが阻止される。

一改良例によれば、ＰＷＭ信号生成工程が、等しい期間にわたって施される。このようにして、工程が経時的に非常に単純に行われる。一変動例によれば、ＰＷＭ信号生成工程は、持続時間が数式の結果であるタイム・スロットにわたって施される。このようにして、時間を用いて前述のように生成された変動の形態を変えることが可能である。別の変動例によれば、ＰＷＭ信号生成工程は、テーブルから抽出された関連付けられたディジタル値と、テーブルの順序で後続するディジタル値との差に応じて変動する期間にわたって施される。このようにして、特定の値の精度がないことを補償することが可能である。

別の改良例によれば、いくつかのデューティ比及び期間の対が同一の結果をもたらす場合、最高の期間値を有する対が選択される。このようにして、近い期間値を有する期間値及びデューティ比値の対を施すことが可能であり、これにより、一部のアーチファクトの振幅が減少する。別の改良例では、アナログ振幅は、換気扇速度を制御するコマンド信号である。

本発明の別の目的は、期間及びデューティ比がプログラム可能なＰＷＭ信号の生成器と、信号を積分してアナログ信号を生成する手段とを備える、アナログ信号の変動形態を生成するための装置であって、
変動形態の生成中に、異なる期間値及びデューティ比値を有する複数の対、並びに、異なる期間値及び同じデューティ比値を有する対を生成器に連続して施して変動形態を生成することを特徴とする装置である。

本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例として解されるものとする以下の実施例の、添付図面を参照した説明から分かるであろう。

図１は、電子装置の一部（例えば、テレビジョン・デコーダ）を表す図である。装置は、電子回路２が構成されるプリント回路１を有する。ハード・ディスク３は、データ（特に長い音響映像作品）の記録を可能にする。回路２及びハード・ディスク３は、大量のエネルギを消費し、熱を放出する。例えば、デコーダ２のＣＰＵは通常、約６ワットのエネルギを放出する。その結果、図１上に灰色で示している、デコーダの特定のゾーンは他よりも高温である。換気扇４は、熱気をデコーダのキャビティから抽出する。デコーダのケーシングに切り込む、換気扇の２つの空気導入口５により、２つの冷気導入口ができる。曲線矢印は、空気流の経路を示す。空気導入口の数、位置及びサイズは好適な換気の重要な要素であり、前述のパラメータは当業者に周知である。

図２は、本発明の好ましい実施例による、換気扇Ｖの速度の制御を可能にするアナログ信号の生成装置Ｄを示す。この図は、入力においてディジタル値を受け取り、出力においてＰＷＭ（パルス幅変調器）信号を供給するアナログ信号の生成システム全てに適用可能である。前述の実施例では、管理装置Ｍは、基板の回路２のうちの１つであるか、又は回路２の一部であり、その機能は、換気扇の速度を設定速度にできるだけ近くに保つことである。管理装置Ｍは、換気扇速度を表す信号（前述の信号は一般に「タコ」と呼ばれる）を受け取るための入力、及び図２の換気扇４すなわちＶを制御するためのコマンド出力を有する。タコ信号はパルス信号であり、時間単位毎のパルス数が換気扇の実際の速度を定める。タコ信号の値により、管理装置６は、換気扇速度Ｖを算出し、設定速度にできるだけ近く速度を保つための最終的な補正を可能にする。このようにして、換気扇速度はサーボ制御される。他のシステムでは、サーボ制御されるのはアナログ信号自体であり、これは、例えば、装置が、調節可能なＤＣ生成器である場合にあてはまる。

ＰＷＭ信号は、積分手段（通常、抵抗Ｒ及びコンデンサＣを備える低域通過フィルタ）を使用してアナログ信号に変換することが可能なディジタル周期信号である。前述の実施例では、増幅器Ａによって電力が増幅されるアナログ信号は換気扇Ｖを制御する。既知のやり方では、期間は固定であり、アナログ信号の振幅はデューティ比に応じて変動する。一実施例によれば、ＰＷＭのデューティ比は、８ビット上に符号化される。印加されるアナログ電圧は理論上、０ボルトと１２ボルトとの間で変動し得るが、一般に換気扇は、電圧が約５ボルト未満の場合、回転せず、９ボルトを上回ると音が大きすぎる状態になる。その結果、モータ・コマンド値の有用な範囲は、８ビット値によって規定されるＰＷＭ信号の場合、おおよそ１２０と１８０との間で変動し、これは、６０個の有用な値を構成する。単位変動により、容易に聴くことが可能になる大きな振幅変動が生じる。明らかに、８ビットを超えるビット数、又は８ビット未満で符号化される他の値が考えられ、上記ビット数はここでは例としてのみ表している。

ＰＷＭ信号生成回路は、デューティ比及び期間が可変であるディジタル周期信号を生成する。ベース・クロックは、周波数が２７ＭＨｚの方形波信号を供給し、その場合、この信号は、特定の比により、ＰＷＭ信号の期間を得るためのものである。通常、ＰＷＭ信号生成器は８ビット・プログラムの２つのレジスタを有し、一方はＰＷＭ信号の期間の時間単位の数を表す「ＰＥＲ」値を入力するためであり、他方はデューティ比（すなわち、ＰＷＭ信号が「１」である回数を表す「Ｔ＿ＯＮ」値）を入力するためである。よって、「０」の期間を少なくとも１つ有するＰＷＭ信号を得るために、Ｔ＿ＯＮがＰＥＲよりも少ないことが厳密に必要である。例えば、期間レジスタが値ＰＥＲ＝１００を含み、デューティ比レジスタが値Ｔ−ＯＮ＝６４を含む場合、生成信号は、ベース周波数の１／１００未満の周波数を有し、ディジタル値が「１」である期間の長さは、ディジタル値が「０」である期間の長さの１／３未満である。

期間値が修正されない場合、信号を生成するために考えられる値の数は２５６であるが、実際、使用可能な値は１２０乃至１８０であり、これにより、換気扇速度の調節に１.５％程度の精度が可能になる。本発明によれば、ＰＥＲ値及びＴ＿ＯＮを修正することにより、２５６個の考えられる値よりもずっと多くの値が得られ、よって、種々の多くの電圧値が最終的に生成されることが可能になる、非常に多数の対が存在している。

規則Ｔ＿ＯＮ≦ＰＥＲに従えば、以下が得られる。

ＰＥＲ＝２５５の場合、Ｔ＿ＯＮに対して２５６個の値が考えられる。

ＰＥＲ＝２５４の場合、Ｔ＿ＯＮに対して２５５個の値が考えられる。

ＰＥＲ＝２５３の場合、Ｔ＿ＯＮに対して２５４個の値が考えられる。

…
ＰＥＲ＝２の場合、Ｔ＿ＯＮに対して３つの値（０、１又は２）が考えられる。

ＰＥＲ＝１の場合、Ｔ＿ＯＮに対して２つの値（０又は１）が考えられる。信号は次いで、連続して「０」又は「１」である。
ＰＥＲのナル値は意味を有しない。

考えられる対の数は、式がΣ＝２５５×（（１＋２５５）／２）＝３２６４０個の異なる（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）対である算術級数の結果である。
第１の単純な実施例によれば、アナログ信号の生成システムは、最大１０進値が３２，６４０であるとして、換気扇を制御するための、１６ビットに対する値を算出する。生成システムは、所定のコマンド値に対して、施す対象の対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）を供給する対応テーブルを作成する。３２，６４０個の値のこのテーブルは、８ビットのデータの対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）の順序付けされたリストである。効果的には、２のべき乗（例えば、２の１４乗や２の１２乗）に等しい数を含むようにテーブルを縮減することが可能である。その１０進値として消滅する特定の対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）は、テーブル上に保持される他の値に非常に近い。テーブルによって占められるメモリ領域がよって最適化される。

テーブルのサイズにかかわらず、対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）のサーチは、１６ビット上、１４ビット上又は１２ビット上のコマンド値をアドレスに加えることによって行われ、アドレス指定された対を次いで、読み出し、ＰＷＭ生成器の２つのレジスタをプログラムするために使用する。次に、テーブル値がどのようにして書き込まれるかを示す。最初に、比の組み合わせ（Ｔ＿ＯＮ）対（ＰＥＲ）全てによって得られる、０と１との間の１０進値全てが、非常に高い精度まで（通常、小数点以下１０桁まで）算出される。１０進値は、最小（０．０００００）から最大（１．００００００）まで順序付けられ、対応する対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）は同じ順序に配列される。次いで、テーブル精度が与えられる（例えば、１６ビット＝Ｎ）。理論上の２^Ｎ個の値ｉ／２^Ｎが算出される。ここでｉは１から２^Ｎ＝６５，５３６までの間であり、０から１までの間の６５，５３６個の値が得られる。理論値それぞれが次いで、対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）から算出される最も近い値と関連付けられ、テーブルがこのようにして埋められる。

前述のテーブルの例の抜粋を図３に表す。図３は４つの列を示しており、列３のみが実際のメモリに記録されている。第１の列及び第２の列は、前述の理論値が、１６ビット上のこの値の逆数であると仮定した場合、テーブルの各行の指数の１０進数及び１６進数で１６ビット上に値を含む。列３は、ＰＷＭ のＭ個の信号生成器の２つのレジスタ「ＰＥＲ」及び「Ｔ＿ＯＮ」のプログラミングを可能にする対（ＰＥＲ／Ｔ＿ＯＮ）を規定する。最後の列は、対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）を算出することによって得られる１０進値を示す。この１０進値は、換気扇に指示する増幅器の入力パラメータである。この最後の列により、テーブルの別々の連続対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）を異ならせることによって得られる精度を考慮に入れることが可能になる。その場合、期間及びデューティ比を制御する２つの８ビット・レジスタを一緒にプログラミングすることにより、約１５ビットの精度のアナログ値を得ることが可能になる。特定の場合には、１０進値は１つしか存在せず、よって、いくつかの理論値に対して単一の対しか存在しない。

アナログ信号生成システムが１６ビット上のコマンド値を生成した場合、それは、この値でテーブルを示し、対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）を直ちに読み出してレジスタをプログラムする。アナログ信号の連続した変動を生成するために、ＤＥＢＵＴとＦＩＮとの間に含まれる対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）全てをテーブルから読み出し、一定の時間を間隔に施す一方で、１６ビットのＤＥＢＵＴ値から値ＦＩＮに進むことが可能である。

特定の対によって生成される１０進値は同一であることが分かる。

１／２＝２／４＝４／８＝８／１６＝１６／３２＝３２／６４＝６４／１２８
算出によれば、異なる１０進値を生成するＴ＿ＯＮ／ＰＥＲ対が１９，９４７個存在している。

異なるアナログ信号値を生成する対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）のみを記憶することは特に興味深いように思われる。したがって、テーブルのサイズを削減することが可能である。

実施例の変形例によれば、メモリ内のテーブルは、異なる１０進値のみを含むように修正される。異なる１０進値を生成する対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）の組は１９，９４７あり、よって、重複値をテーブルに保つ必要はない。上記変形例によれば、アナログ信号生成システムは、０と１との間で変動する１０進値を（例えば、小数点以下６桁で）算出する。小数点以下６桁を用いることは好適な妥協策であり、レジスタ・ビットの数に依存する。メモリ内のテーブルは、小数点以下６桁の精度で最低値（０）から最高値（１）に順序付けされた１９，９４７個の考えられる結果を含む。変形例によれば、対応テーブルは１０進値を特定の対と関連付ける。テーブル・サイズを最適化するために、異なる１０進値のみが確保されるよう配慮する。前述のように、いくつかの対が同じ結果をもたらす場合、最高の期間値を保有する対のみが、テーブルにおいて記憶されるよう確保される。このようにして、互いに後続してアナログ信号の形態又は変動を生成する種々の対の期間値は近くなる（これらの値は全て、１２８と２５５との間の期間値を有する）。これにより、期間が非常に短いＰＷＭ信号と期間が非常に長いＰＷＭ信号との間の交換により、アーチファクトが結果としてもたらされることが避けられる。図６に示すように、連続した２つの対は、異なる期間及びデューティ比を有していてもよく、同じ期間及び異なるデューティ比を有していてもよく、同じデューティ比及び異なる期間を有していてもよい。最後に、これにより、デュ―ティ比と期間との間の比によってもたらされるディジタル値の数がより多く得られ、よって、多数の異なるアナログ値が供給され得る。

図４は、実施例による前述のテーブルの抜粋を示す。抜粋は、０．５０１９６０と０．５０２５１２との間に含まれる１０進値のウィンドウに関する。前述の２つの値の間に、値Ｔ＿ＯＮ（列２）及び期間ＰＥＲ（列３）で規定される２５個の別々の対が存在している。列４は、値「Ｈ１００００」が「１」に等しいことを考慮して、第１の列の１０進値の１６進相当で１６ビット上の値を表す。この最後の値は、１６ビット上の値で表される可変信号の不正確性の度合いを示す。したがって、１６ビット上の値はほとんど全て表される（数個の例外を除く。すなわち、Ｈ８０８Ｃ、Ｈ８０９１、Ｈ８０９５、Ｈ８０９９、Ｈ８０９Ｃ、Ｈ８０９Ｆ、Ｈ８０Ａ２、Ｈ８０Ａ４）。実際に、前述の値の場合、近い対は存在しない。よって、１６ビット上の別の値を使用しなければならない。

この変形例によれば、管理装置Ｍは、換気扇に指示するための１０進値を算出する。前述の値は、０と１との間であり、少なくとも小数点以下５桁の精度を有する。新たな戻り１０進値毎に、管理装置は、関連付けられた１０進値が戻り値に最も近い対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）をサーチする。図４に示すテーブル・サーチは非常に典型的なやり方で行われ、順序付けされた値の組のうちの特定の値を位置特定することを可能にするソート・アルゴリズムに頼り得る。例えば、一手法は、まず、テーブルの中央を対象として、特定の値がより低いかより高いかを判定し、これに応じて、テーブルの下半分又は上半分の中央を対象とする。そして、戻された値との差が最小の、テーブル内の値が見つかるまで続ける。この値が見つかると、対応する対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）が読み出され、８ビット上の値が２つのレジスタに入力される。このようにして、生成されるアナログ信号は、高い精度を有する。例えば、戻された値が０．５０２ボルトに等しいものとする。対応テーブルに存在している最も近い１０進値は０．５０２００８であり、これは、対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）＝１２５／２４９に対応し、図４中の太字矢印は、見つかった最も近い値を示す。生成回路は、デューティ比レジスタに１２５を書き込み、期間レジスタに２４９を書き込む。

図５は、ＰＷＭ信号、及び前述の方法によって得られた線形変動アナログ信号のタイミング図を示す。タイミング図は、１０進値が０．０１７５４１と０．０１７９６４との間にある対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）についてＰＷＭ生成器及び低域通過フィルタによって生成された信号を示す。５つの別々の対がこの範囲において存在するが、特定の対は図３のテーブルにおいて数回表される。よって、テーブル中に３回存在している第１の対（００３，１６８）は３時間単位中に施され、第２の対（００４，２２４）は３時間単位中に施され、第３の対（００４，２２３）は６時間単位中に施され、第４の対（００４，２２２）は３時間単位中に施され、最後の対（００３，１６６）は３時間単位中に施される。図５は、生成された対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）に対応する１０進値のレベルを示す。前述の値は０．０１７７５１４と０．０１７９６４０との間で変動する。理論上の直線が図示されている。点線は、増幅器Ａ後のアナログ信号の推移を示す。この線が、直線の推移を大局的にたどっていることが分かる。

単純な実施例によれば、アナログ信号生成システムは、定められたタイム・スロット中に対応テーブルから値Ｔ＿ＯＮｉ及び値ＰＥＲｉを抽出し、それらを２つのＰＷＭ制御レジスタに書き込む。このようにして、生成されたアナログ信号は漸増的に、数多くの異なる離散値が通過する所要値に次第に等しくなる。前述の値のうちの多数が、非常に低い変動及び高い精度を可能にし、換気扇の制御の場合、著しい騒音低減を可能にする。２つの対（Ｔ＿ＯＮｉ／ＰＥＲｉ）を施す間の時間間隔は特に、新たな値を待つことに費やされる持続時間に依存する。ΔＴを、新たな基準値を得るための時間とし、Ｖ_ｉｎｉを初期値とし、Ｖ_{ｔａｒｇｅｔ}を、取得する対象の１０進値とする。システムはΔＴを値の数で除算し、それにより、この目標１０進値を獲得して、テーブルから抽出された各対（Ｔ＿ＯＮｉ／ＰＥＲｉ）がその近くで施されるその時間値を求めることが可能になる。図５に示すように、同一の期間中に、図３によって示すテーブルにおいて読み出される各対（Ｔ＿ＯＮｉ／ＰＥＲｉ）を施す場合、ほぼ線形に変動するアナログ信号が得られる。

アナログ信号生成システムが、換気扇Ｖを制御するために６．０２４ボルト乃至６．０３０ボルトの線形変動アナログ信号を生成しなければならないものとする。回路は１２ボルトの最大電圧を供給し、アナログ回路に供給するための１０進値は、０．５０２と０．５０２５との間で変動する。図３に示す対応テーブルは、第１の値対１２５／２４９、及び目標値を供給する最終対１００／１９９を供給する。前述の２つの値間で、３２個の値が存在しており、よって、３３個のタイム・スロットが規定される。最初の仮説によれば、６．００ボルトの電圧から６．１０ボルトの電圧に推移するための時間は１秒であるので、各対が１／３３秒間、施され、最後の対（１００／１９９）は連続して施される。

アナログ信号の変動形態の例（通常、直線）を図５に示す。この変動形態は、ＰＷＭ生成器において５つの対（Ｔ＿ＯＮｉ／ＰＥＲｉ）を連続してプログラミングすることにより、生成される。図３に表すテーブルから抽出されたパラメータのプログラミングが、一定のタイム・スロットで行われる場合、そうして生成された各アナログ値が、単位タイム・スロットの倍数であるタイム・スロットにわたって施される。改良例によれば、新たな値それぞれを施す持続時間を異ならせることにより、非線形変動を得ることが可能である。例えば、対の印加時間の値は、一般式ΔＴｉ＝Ａ×ｉ＋Ｂの精緻化された関数の像であり得る。ここで、「ｉ」は、対応テーブルから抽出された対（Ｔ＿ＯＮｉ／ＰＥＲｉ）の順序番号である。この式を用いれば、値は、最初はすばやく互いに後続し、次いで、最後には一層ゆっくりと施される。このようにして、生成されたアナログ信号は、大きな変動を最初に示し、目標１０進値に近づくにつれ、小さな変動を示す。これにより、変動が最初に加速化され、目標値がよりスムーズに得られることが可能になる。

より複雑な等式（特に、二次等式）によって対の印加時間値が得られる他の実施例が考えられる。

変動形態を生成するために２つの異なる対（Ｔ＿ＯＮｉ／ＰＥＲｉ）の印加の間の時間差は同じでなく、これは、同じ差をもたらさない離散１０進値の生成が理由である。図５はこの現象を示す。特定の対が、１度、３度、５度、施される。各対の印加の数は、理論値ｉ／２^Ｎで算出される１０進値の近接度に応じて算出され、ここでｉは１とＮとの間で変動する。後続値に対する差に応じて新たな値それぞれの印加の持続時間を異ならせることにより、精度を向上させることが考えられる。図６は、時間に非常に正確な、一１０進値と別の１０進値との間の差がみられる部分における、図４のものと同じタイプの対応テーブルの抜粋を示す。０．４９８０３９より小さな値の場合、変動は１６．１０−６と１８．１０−６との間に位置し、１０進値０．５近くでは、差はかなり増加する（１９６１．１０−６）。そして、０．５０１９６０より大きな値の場合、変動はやはり、１６．１０−６と１８．１０−６との間に位置する。線形変動信号を生成する場合、生成システムは、同じタイム・スロットにわたり、テーブルから連続して抽出された対（Ｔ＿ＯＮｉ／ＰＥＲｉ）を施し、前述の差は、特に１０進値近くで、理論上の直線に対する非線形性につながる。

差を削減するために、特定の対（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）がアナログ信号を生成する期間は、後続対との差に依存する。Ｔｔｏｔａｌが、新たな基準値を得るための時間であり、Ｅｔｏｔａｌが、実際値と基準値との間の差である場合、比（Ｅｔｏｔａｌ／Ｔｔｏｔａｌ）は、新たな基準値を線形的に得るために生成する対象の信号フレームから得られる値を表す。テーブルから抽出された連続した２つの値Ｖｉ、Ｖｉ＋１の場合、ΔＶがＶｉとＶｉ＋１との間の差であり、
ΔＶ＝Ｖｉ＋１−Ｖｉ
である。

変動ΔＶから得られる値は、比（Ｅｔｏｔａｌ／Ｔｔｏｔａｌ）、及び他の項と同じでなければならない。

ΔＶｉ／ΔＴｉ＝Ｅｔｏｔａｌ／Ｔｔｏｔａｌ
値Ｅｔｏｔａｌ／Ｔｔｏｔａｌは既知であり、一定であり、Ｖｉ＋１−Ｖｉに等しいΔＶはテーブルから推定され、未知であるΔＴｉは式
ΔＴｉ＝ΔＶｉ／（Ｅｔｏｔａｌ／Ｔｔｏｔａｌ）
により、算出される。

その結果、値Ｖｉを生成する対の印加（Ｔ＿ＯＮｉ／ＰＥＲｉ）の持続時間は、この値と、テーブル内の後続値との間の差に依存する。例えば、管理システムＭが、１秒間の間に１０進値０．４９８０と０．５０２０との間で線形に変動するランプの形式のアナログ信号を生成する場合、以下の比を以下の時間中に施す。

４ｍｓ中に印加される（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）＝１２５／２５０
４ｍｓ中に印加される（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）＝１２６／２５２
４９２ｍｓ中に印加される（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）＝１２７／２５４
４９２ｍｓ中に印加される（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）＝１２８／２５５
４ｍｓ中に印加される（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）＝１２７／２５２
４ｍｓ中に印加される（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）＝１２６／２５０
連続して印加される（Ｔ＿ＯＮ／ＰＥＲ）＝１２５／２４８
この解決策は、図６のテーブルから抽出された連続する値間の差における非線形の欠陥の補償を可能にする。

特許請求の範囲記載の本発明の適用範囲から逸脱しない限り、当業者は本発明を多くの他の特定の形態に適合させることが可能である。特に、生成システムは、電子装置に使用される物理的サイズ全ての信号の生成に適合させることが可能である。よって、本願の実施例は、例とみなさなければならないが、特許請求の範囲記載の範囲によって規定される領域内で修正することが可能である。

本発明の実施例による電子装置の一部を示す図である。 好ましい実施例による可変アナログ信号の生成システムを示す図である。 可変アナログ信号を生成するために期間及びデューティ比の対の抽出を可能にする対応するテーブルの例を示す図である。 １０進値と、期間・デューティ比対との間の関連付けを含む対応テーブルの別の例を示す図である。 可変アナログ信号を生成するための、異なるパラメータのＰＷＭ信号の連続した印加を表す図である。 低線形性ゾーンにおける、１０進値と、期間・デューティ比対との間の関連付けを含む対応テーブルの抽出を示す図である。

符号の説明

１ プリント回路
２ 回路
３ ハード・ディスク
４ 換気扇
５ 空気導入口

Claims (12)

1. 特定の期間及びデューティ比の対からのＰＷＭ信号の一連の生成工程によって生成されるアナログ信号の変動形態の生成方法であって、前記ＰＷＭ信号を積分して前記アナログ信号を生成し、
   前記変動形態の生成中に、期間及びデューティ比の異なる値を有する複数の対、並びに、異なる期間及び同じデューティ比を有する対を連続して施して前記ＰＷＭ信号を生成する生成方法。
2. 請求項１記載のアナログ信号の変動形態の生成方法であって、各生成工程は、期間値及びデューティ比値の対をテーブルから抽出する工程を含み、値の対それぞれはディジタル値と関連付けられ、前記テーブルから抽出される対は、生成される対象のアナログ信号に、関連付けられたディジタル値が最も近い対である生成方法。
3. 請求項１又は２の何れかに記載のアナログ信号の変動形態の生成方法であって、期間値及びデューティ比値の対それぞれに対応するＰＷＭ信号の生成工程は、等しい時間にわたって行われる生成方法。
4. 請求項２記載のアナログ信号の変動形態の生成方法であって、ＰＷＭ信号の生成工程は、前記テーブルから抽出される関連付けられたディジタル値と、前記テーブルによる順序におけるディジタル値との間の差によって変動する時間にわたって施される生成方法。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載のアナログ信号の変動形態の生成方法であって、デューティ比及び期間のいくつかの比が同じ結果をもたらす場合、最高の期間値を有する対が選ばれる生成方法。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のアナログ信号の変動形態の生成方法であって、アナログ値は換気扇の速度を制御するコマンド信号である生成方法。
7. 期間及びデューティ比がプログラム可能なＰＷＭ信号の生成器と、前記信号を積分してアナログ信号を生成する手段とを備える、アナログ信号の変動形態を生成するための装置であって、
   前記変動形態の生成中に、異なる期間値及びデューティ比値を有する複数の対、並びに、異なる期間及び同じデューティ比を有する対を前記生成器に連続して施して前記変動形態を生成する装置。
8. 請求項７記載のアナログ信号の変動形態の生成装置であって、期間値及びデューティ比値の対を含むテーブルを備え、期間値及びデューティ比値の対は、前記生成器に施されるために前記テーブルから抽出され、値の対それぞれはディジタル値と関連付けられ、前記テーブルから抽出される対は、関連付けられたディジタル値が、生成する対象のアナログ信号のディジタル値に最も近い対である生成装置。
9. 請求項７又は８の何れか一項に記載のアナログ信号の変動形態の生成装置であって、等しい時間にわたって、期間及びデューティ比の対それぞれに対応するＰＷＭ信号を印加する生成装置。
10. 請求項８記載のアナログ信号の変動形態の生成装置であって、前記テーブルから抽出される関連付けられたディジタル値と、前記テーブルによる順序におけるディジタル値との間の差によって変動する時間にわたって、期間及びデューティ比の対それぞれに対応するＰＷＭ信号を印加する生成装置。
11. 請求項７乃至１０の何れか一項に記載のアナログ信号の変動形態の生成装置であって、デューティ比及び期間のいくつかの比が同じ結果をもたらす場合、最高の期間値を有する対が生成器によって使用されるよう選ばれる生成装置。
12. 請求項７乃至１１の何れか一項に記載のアナログ信号の変動形態の生成装置であって、アナログ値は換気扇の速度を制御するコマンド信号である生成装置。

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