KR100390384B1 - Pulse width modulator and arbitrary frequency generator using pulse distribution technique - Google Patents

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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08Duration or width modulation ; Duty cycle modulation

Abstract

본 발명은 펄스-폭 변조기의 해상도 향상과 리플 최소화를 위한 펄스 분산 기법을 이용한 펄스폭 변조기 및 최소 유동을 갖는 임의 주파수 발생기에 관한 것으로, 종래 디지털 방식의 경우는 펄스-폭이 클럭 주파수를 계수하여 생성되므로, 생성되는 펄스-폭의 분해능이 클럭주파수의 한 주기 단위로 제한되는 단점이 있었고, 이를 극복하고자 이중변조개념을 도입하여 도3과 같은 변조방식을 이용하였으나 이 또한 펄스-폭 값의 변동 주기가 길고, 리플 값이 크게 나타나는 단점이 있다. 이에따라 본 발명은 디지털 방식으로 펄스-폭 변조를 행함에 있어 클럭주파수의 제한에도 불구하고 생성되는 펄스-폭의 분해능을 높이고자 개별 펄스-폭의 분해능은 높일 수 없지만 연속되는 펄스의 평균 펄스-폭의 분해능을 높일 수 있는 방법을 제공하고자 한다. 이는 1개의 N비트+N비트 덧셈기(101)와, 1개의 N비트 래치(102)와, 1개의 M비트+1비트 덧셈기(103) 및 M 비트 펄스-폭 변조기(104)로 구성하여 펄스폭을 규칙적으로 가변하되 폭이 서로 다른 펄스를 집중 배치하지 않고 분산 배치함으로써 평균 펄스폭의 분해능을 높일 수 있도록 한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 펄스 분산 기법을 전력제어방법에 그대로 적용하고, 임의주파수 발생기나 타이밍 발생기등에도 적용한다.The present invention relates to a pulse width modulator using a pulse dispersion technique for improving the resolution and minimizing ripple of a pulse-width modulator and an arbitrary frequency generator having a minimum flow. Since the generated pulse-width resolution is limited to one cycle unit of the clock frequency, the modulation scheme as shown in FIG. 3 is used to introduce the double modulation concept to overcome this problem. It has a long cycle and a large ripple value. Accordingly, the present invention does not increase the resolution of the individual pulse-width in order to increase the resolution of the generated pulse-width despite the limitation of the clock frequency in the digital pulse-width modulation, but the average pulse-width of successive pulses. To provide a way to increase the resolution of the. It consists of one N-bit + N-bit adder 101, one N-bit latch 102, one M-bit + one-bit adder 103, and an M-bit pulse-width modulator 104 to form a pulse width. It is possible to increase the resolution of the average pulse width by regularly varying but distributing the pulses with different widths rather than concentrating them. In addition, the present invention applies the pulse dispersion technique to the power control method as it is, and also to the arbitrary frequency generator, timing generator and the like.

Description

펄스 분산기법을 이용한 펄스폭 변조기 및 임의 주파수 발생기{Pulse width modulator and arbitrary frequency generator using pulse distribution technique}Pulse width modulator and arbitrary frequency generator using pulse distribution technique

본 발명은 펄스-폭 변조기의 해상도 향상과 리플 최소화를 위한 펄스 분산 기법을 이용한 펄스폭 변조기 및 최소 유동을 갖는 임의 주파수 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a pulse width modulator using a pulse dispersion technique for improving resolution and minimizing ripple of a pulse-width modulator and an arbitrary frequency generator having a minimum flow.

전자회로 분야에서 펄스-폭 변조 방식은 다양한 목적으로 매우 널리 쓰이고 있다. 종래에는 생성 방식에 있어 아날로그 방식이 많이 사용되었으나 최근에는 디지털 방식이 많이 사용되고 있다.In the electronic circuit field, pulse-width modulation is widely used for various purposes. Conventionally, analog methods have been used a lot in generation methods, but digital methods have been used in recent years.

펄스-폭 변조에 있어 아날로그 방식은 도 1과 같이, 캐리어 신호(b)라 불리는 삼각파 전압과, 펄스-폭 결정에 필요한 기준 신호(a)가 있어 이를 비교기(1)를 통하여 서로 비교하여 원하는 펄스-폭을 갖는 펄스출력(c)를 만들어 내는 방식이다.In the pulse-width modulation, as shown in FIG. 1, a triangular wave voltage called a carrier signal (b) and a reference signal (a) necessary for determining a pulse-width are compared with each other through a comparator (1). It produces a pulse output (c) having a width.

반면에 디지털 방식은 도 2와 같이, 스위칭 주파수(a)에 의해 펄스폭데이터를 초기값으로 설정하고 클럭 주파수(b)에 따라 다운 카운트하여 카운트 상태(c) 출력을 하는 초기값 설정형 다운카운터(11)와, 그 다운 카운터(11)의 출력(c)을 기준 레벨('0')과 비교하여 펄스 출력(d)을 하는 비교기(12)를 이용하는 방식인데, 이는 원하는 펄스반복 주파수 즉, 스위칭 주파수(a)를 정하고 그 스위칭 주파수(a)의 주기 동안 높은 주파수의 신호 즉, 클럭 주파수(b)를 사용하여 펄스-폭 데이터에 따른 계수를 하여 원하는 펄스-폭을 만들어 내는 방식이다.On the other hand, in the digital method, as shown in FIG. 2, the initial value setting type down counter which sets the pulse width data as the initial value by the switching frequency a and counts down according to the clock frequency b to output the count state c. (11) and the comparator 12 which performs the pulse output d by comparing the output c of the down counter 11 with the reference level '0', which is the desired pulse repetition frequency, The switching frequency (a) is determined and a high frequency signal during the period of the switching frequency (a), that is, a clock frequency (b) is used to generate a desired pulse-width by counting the pulse-width data.

아날로그 방식에서는 삼각파와 기준 신호의 비교가 연속적으로 이루어지므로 생성되는 펄스-폭의 분해능이 매우 높아 사용상 아무런 문제가 없다.In the analog method, since the comparison of the triangular wave and the reference signal is performed continuously, there is no problem in use because the resolution of the generated pulse-width is very high.

그러나 디지털 방식의 경우는 펄스-폭이 클럭 주파수를 계수하여 생성되므로, 생성되는 펄스-폭의 분해능이 클럭주파수의 한 주기 단위로 제한되는 단점이 있다.However, in the digital method, since the pulse-width is generated by counting the clock frequency, the resolution of the generated pulse-width is limited to one cycle unit of the clock frequency.

예를 들어 펄스-폭 변조된 신호를 D/A 변환용으로 사용할 경우 펄스-폭의 분해능의 제한으로 인하여 D/A 값의 분해능이 제한되게 된다.For example, when the pulse-width modulated signal is used for D / A conversion, the resolution of the D / A value is limited due to the limitation of the resolution of the pulse-width.

도 2에서 원하는 스위칭 주파수가 100KHz이고, 원하는 분해능이 스위칭 주파수의 1/256(2진수로는 8비트 데이터에 해당함)이라고 하면, 필요한 클럭주파수는 100KHz×256=25.6MHz가 된다. 이 정도의 클럭주파수는 일반 디지털 IC로서 구현하는데 어려움이 없다. 그러나 만일 원하는 분해능이 1/65536(2진수로는 16비트 데이터에 해당함)이라고 하면 필요한 클럭주파수는 6500MHz 정도가 되는데 이것은 일반 디지털 IC로서 실현이 불가능하다.If the desired switching frequency in Fig. 2 is 100KHz and the desired resolution is 1/256 of the switching frequency (corresponding to 8-bit data in binary), the required clock frequency is 100KHz × 256 = 25.6MHz. This clock frequency is not difficult to implement as a general digital IC. However, if the desired resolution is 1/65536 (16-bit data in binary), the required clock frequency is about 6500 MHz, which is not feasible as a general digital IC.

이 경우 클럭주파수를 25.6MHz로 그대로 사용하되, 각 펄스의 폭을 256개 펄스 주기로 하여 적절히 바꾸게 되면 유사한 효과를 얻을 수 있다.In this case, the clock frequency is used as it is 25.6MHz, but if the width of each pulse is 256 pulse periods and properly changed, a similar effect can be obtained.

펄스-폭의 원하는 분해능을 1/2(M+N)이라고 하면, 펄스-폭 데이터는 M+N 비트의 2진수로 나타낼 수 있다. 여기서 편의상 M 비트의 데이터를 상위데이터, N 비트의 데이터를 하위데이터라고 한다. 상위데이터의 분해능은 클럭주파수로 결정한다. 즉, 클럭주파수를 스위칭주파수의 2M배로 선정한다. 하위데이터에 대한 분해능은 여러 펄스를 일정한 주기로 그 폭을 적절히 가변하여 달성한다. 즉, 2N개 펄스를 주기로 하여 그 펄스-폭을 가변하도록 한다.If the desired resolution of the pulse-width is 1/2 (M + N) , the pulse-width data can be represented as a binary number of M + N bits. For convenience, the M-bit data is called upper data and the N-bit data is called lower data. The resolution of higher data is determined by the clock frequency. That is, the clock frequency is selected to be 2 M times the switching frequency. Resolution for subdata is achieved by varying the width of the various pulses at regular intervals. In other words, the pulse-width is varied with 2 N pulses as a cycle.

도 3의 경우를 생각해 보자. M과 N의 값은 임의로 선정할 수 있으나 그림의 편의상 여기서는 모두 4인 경우를 가정한다. 원하는 펄스-폭이 가령 3 클럭이라고 하자. 그러면 카운터에 '2'라는 값을 넣어주면 3 클럭만큼의 펄스-폭이 얻어진다('1'의 차이는 다운카운터의 '0' 상태까지 계수되기 때문임). 만일 '3'이라는 값을 넣으면 4 클럭만큼의 펄스-폭이 얻어진다. 만일 카운터에 어떤 숫자를 넣되 16개 펄스를 주기로 하여 처음 한 펄스는 '3'을 넣고 나머지 15개 펄스는 '2'를 넣은 경우(도 3의 (b))를 생각해 보면 평균 펄스-폭의 값은 3+1/16 클럭이 될 것이다. 만일 처음 2개의 펄스에 '3'을 넣고 나머지는 '2'를 넣는다면 3+2/16 클럭이 얻어질 것이다(도 3의 (c)). 만일 처음 3개의 펄스에 '3'을 넣고 나머지는 '2'를 넣는다면 3+3/16 클럭이 얻어질 것이다(도 3의 (d)). 만일 처음 8개의 펄스에 '3'을 넣고 나머지는 '2'를 넣는다면 3+8/16 클럭이 얻어질 것이다(도 3의 (e)).이와 같이하여 16개 주기로 '3'과 '2'를 적당히 배치하면 평균 펄스-폭을 3 클럭과 4 클럭 사이에서 1/16의 분해능으로 얻을 수 있다. 즉, 클럭주파수를 높이지 않고도 생성되는 펄스-폭을 적절히 가변하여 평균 분해능을 높일 수 있다. 이것은 이중변조 개념으로 생각할 수도 있다.Consider the case of FIG. The values of M and N can be chosen arbitrarily, but for the sake of convenience, it is assumed here that they are all four. Suppose the desired pulse-width is for example three clocks. If you put a value of '2' in the counter, you get a pulse-width of 3 clocks (the difference between '1' is counted down to the '0' state of the down counter). If you enter a value of 3, you get a pulse-width of four clocks. If you put some number in the counter but give 16 pulses, the first one puts '3' and the remaining 15 pulses put '2' (Fig. 3 (b)). Will be 3 + 1/16 clocks. If you put '3' in the first two pulses and '2' in the rest, 3 + 2/16 clocks will be obtained (Fig. 3 (c)). If you put '3' in the first three pulses and '2' in the rest, you will get a 3 + 3/16 clock (Fig. 3 (d)). If you put '3' in the first eight pulses and '2' in the rest, you will get 3 + 8/16 clocks (Fig. 3 (e)). Thus, '3' and '2 in 16 cycles. 'Can be placed properly to obtain an average pulse-width of 1/16 between 3 and 4 clocks. That is, the average resolution can be increased by appropriately varying the pulse-width generated without increasing the clock frequency. This can be thought of as the concept of double modulation.

그러나 도 3의 방법에서 한가지 문제가 되는 것은 펄스-폭 값의 변동 주기가 길다는데 있다. 예를 들어 스위칭주파수가 100KHz이고 25.6MHz의 클럭으로 16비트 분해능을 구현하고자 할 때, 펄스-폭 값의 변동 주기는 하위데이터가 8비트 즉 256이 되므로, 100KHz/256=390Hz가 되어 매우 낮은 값이 된다. 그리고 이 펄스를 D/A 컨버터 등의 목적으로 펄스-폭에 비례하는 직류전압으로 변환했을 때 낮은 주파수의 변동성분 즉, 리플성분이 나타나게 된다. 특히 하위데이터 값이 중간(1/2)일 때 리플값이 가장 크게 나타난다.However, one problem in the method of FIG. 3 is that the period of variation of the pulse-width value is long. For example, if the switching frequency is 100KHz and you want to implement 16-bit resolution with a clock of 25.6MHz, the period of fluctuation of the pulse-width value is very low because 100KHz / 256 = 390Hz because the lower data is 8 bits, or 256. Becomes When the pulse is converted into a DC voltage proportional to the pulse-width for the purpose of a D / A converter or the like, a low frequency variation component, that is, a ripple component appears. In particular, the ripple value is greatest when the lower data value is in the middle (1/2).

본 발명은 디지털 방식으로 펄스-폭 변조를 행함에 있어 클럭주파수의 제한에도 불구하고 생성되는 펄스-폭의 분해능을 높이고자 함에 있어, 개별 펄스-폭의 분해능은 높일 수 없지만 연속되는 펄스의 평균 펄스-폭의 분해능을 높일 수 있는 방법을 제공하고자 한다.In the present invention, in order to digitally perform pulse-width modulation in order to increase the resolution of the generated pulse-width despite the limitation of the clock frequency, the resolution of the individual pulse-width cannot be increased, but the average pulse of successive pulses. We want to provide a way to increase the resolution of the width.

도 1은 종래의 아날로그 방식의 펄스-폭 변조기1 is a conventional analog pulse-width modulator

도 2는 종래의 디지털 방식의 펄스-폭 변조기Figure 2 is a conventional digital pulse-width modulator

도 3은 종래의 펄스-폭을 가변하여 분해능을 높이는 방법Figure 3 is a method for increasing the resolution by varying the conventional pulse-width

도 4는 종래의 서로 다른 펄스-폭을 갖는 펄스의 분산 방법4 is a conventional dispersion method of pulses having different pulse-widths

도 5는 본 발명의 분산 펄스의 생성 방법을 이용한 펄스폭 변조기 구성도.5 is a configuration diagram of a pulse width modulator using the method for generating distributed pulses of the present invention.

도 6은 도 5에 따른 분산 펄스 예시도.6 illustrates an example of a dispersion pulse according to FIG. 5.

도 7은 본 발명의 다른 적용예로서 교류전원을 이용하여 전력을 제어하는 경우7 is a case of controlling power using an AC power source as another application example of the present invention.

(a) 회로구성(a) Circuit composition

(b) 종래의 방법(b) conventional methods

(c) 본 발명의 방법(c) the method of the present invention

도 8은 본 발명의 다른 적용예로서 임의주파수 발생기 및 타이밍 발생기8 illustrates an arbitrary frequency generator and a timing generator as another application example of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

101, 201 : N비트+N비트 덧셈기101, 201: N-bit + N-bit adder

102, 202 : N비트 래치102, 202: N-bit latch

103, 203 : M비트+1비트 덧셈기103,203: M-bit + 1-bit adder

104 : M비트 펄스폭변조기104: M bit pulse width modulator

204 : 분주기204: frequency divider

따라서 본 발명에서는 도 4와 같이 펄스-폭 값의 변동 주기와 리플 값을 최소화시켜주는 방법을 제시한다. 도 3과 비교하여 '3'의 값이 1개일 때(도 4의 (b))는 동일하다. 그러나 '3'의 값이 2개일 때는 도 4의 (c)와 같이 이 펄스를 연속하여 두지 말고 8개 펄스마다 1개씩 두어 분산되도록 한다. 3개일 때는 도 4의 (d)와 같이 16/3=5개마다 1개씩 둔다. 만일 8개라면 도 4의 (e)와 같이 매 1개 펄스 씩 건너 뛰어 둔다. 이와 같이 하면 펄스-폭의 변동주기와 리플값을 최소화할 수 있다. 물론 1개이거나 15개일 때는 동일하다. 그러나 8개일 때는 변동주기나 리플값이 현저히 줄어든다. 또한 1개이거나 15개일 때는 도 3의 방법에서도 변동주기는 기나 리플값은 작다.Therefore, the present invention provides a method of minimizing the variation period and the ripple value of the pulse-width value as shown in FIG. Compared with FIG. 3, when the value of '3' is one (FIG. 4B), it is the same. However, when the value of '3' is two, as shown in (c) of FIG. 4, the pulses are not placed continuously but one is distributed every eight pulses. In the case of three, one is placed every 16/3 = 5 as shown in FIG. If eight, skip one by one as shown in (e) of FIG. This minimizes the pulse-width fluctuation period and ripple. Of course, one or fifteen is the same. At eight, however, the period of change or ripple value is significantly reduced. In the case of one or fifteen, the variation period has a small period and a small ripple value in the method of FIG.

본 발명에서는 연산에 의하여 분산된 펄스를 실시간으로 얻는 방법을 제시한다. 본 발명의 구성은 도 5에 나타낸 바와 같이 1개의 N비트+N비트 덧셈기(101)와, 1개의 N비트 래치(102)와, 1개의 M비트+1비트 덧셈기(103) 및 M 비트 펄스-폭 변조기(104)로 구성된다.The present invention proposes a method for obtaining a distributed pulse in real time. As shown in Fig. 5, the configuration of the present invention includes one N-bit + N-bit adder 101, one N-bit latch 102, one M-bit + one-bit adder 103 and an M-bit pulse-. Width modulator 104.

상기 N비트+N비트 덧셈기(101)는, 펄스폭 분해능 제어를 위한 하위 데이터 N비트를 제1입력(A)으로, 상기 N비트 래치(102)의 출력(Q)을 제2입력(B)으로 입력받아 두 입력을 더하여(A+B) 상기 N비트 래치(102)의 입력(D)으로 피드백시키고, 덧셈에 의한 올림수 발생시 캐리신호(CO)를 출력하도록 구성된다.The N-bit + N-bit adder 101 uses the lower data N bits for the pulse width resolution control as the first input A and the output Q of the N-bit latch 102 as the second input B. It is configured to add two inputs (A + B), feed back to the input D of the N-bit latch 102, and output a carry signal CO when an increase occurs by the addition.

상기 N비트 래치(102)는, 상기 N비트+N비트 덧셈기(101)의 덧셈출력(A+B)을 데이터 입력(D)으로 피드백 받고 스위칭 주파수를 클럭(CK)으로 입력받아 스위칭 주파수에 의해 상기 덧셈기(101)의 덧셈출력을 래치시켜 그 래치된 출력을 상기 덧셈기(101)의 제2입력(B)으로 입력시키도록 구성된다.The N-bit latch 102 receives the addition output A + B of the N-bit + N-bit adder 101 to the data input D and receives the switching frequency to the clock CK by the switching frequency. And latches the add output of the adder 101 and inputs the latched output to the second input B of the adder 101.

상기 M비트+1비트 덧셈기(103)는, 펄스폭 분해능 제어를 위한 상위데이터 M비트를 제1입력(A)으로, 상기 N비트+N비트 덧셈기(101)의 캐리출력(CO)을 제2입력(B)으로 입력받아 두입력을 더한 합(A+B)을 출력하도록 구성된다.The M-bit + 1-bit adder 103 has a higher output M bit for pulse width resolution control as a first input A, and a carry output CO of the N-bit + N-bit adder 101 as a second input. The input B is configured to output a sum A + B obtained by adding two inputs.

상기 M비트 펄스폭변조기(104)는 상기 M비트+1비트 덧셈기(103)의 출력(A+B)을 데이터 입력(D)으로 입력받아 클럭주파수에 의거하여 안정화시켜 M비트의 펄스폭 신호로 펄스 출력을 하도록 구성된다.The M-bit pulse width modulator 104 receives the output (A + B) of the M-bit + 1-bit adder 103 to the data input (D) to stabilize based on the clock frequency to form a pulse width signal of M bits Configured to pulse output.

상세한 동작원리는 다음과 같다.Detailed operation principle is as follows.

N비트+N비트 덧셈기(101)는 두입력 A와 B가 더해지고, 그 더해진 값 A+B가 N비트 래치(102)로 피드백되어 스위칭 주파수에 의해 래치 출력으로 다시 N비트+N비트 덧셈기(101)의 제2입력(B)으로 입력되므로, 그 덧셈기(101)는 펄스마다 상기 하위데이터가 더해지고, 그 더해진 값이 N비트 값을 넘을 때 캐리신호(CO)가 발생된다.N-bit + N-bit adder 101 adds two inputs A and B, and the added value A + B is fed back to N-bit latch 102 to switch back to the latch output by the switching frequency N-bit + N-bit adder ( Since it is input to the second input B of 101, the adder 101 adds the lower data for each pulse, and the carry signal CO is generated when the added value exceeds the N-bit value.

여기서도 편의상 N=4비트의 경우에 대하여 설명한다. 가령 하위데이터가 '1'이면, 도 6의 (b)와 같이 매 펄스마다 1씩 더해져서 15개 펄스 다음에 자리올림이 한 번 발생되고 자리올림이 발생될 때만 펄스-폭이 '1' 만큼 큰 값으로 나가게 된다. 만일 하위데이터가 '2'이면 도 6의 (c)와 같이 매 펄스마다 2씩 더해져서 8개 펄스마다 자리올림이 발생되게 된다. 만일 '3'이면 도 6의 (d)와 같이 5개 펄스마다 자리올림이 발생하게 된다. 만일 '8'이라면 도 6의 (e)와 같이 매 두 펄스마다 한번씩 자리올림이 발생하게 된다. 만일 '15'라면 도 6의 (f)와 같이 매 16개 펄스마다 한 번만 빼고 자리올림이 계속 발생할 것이다. 이와 같이 하여 원하는 분산된펄스를 얻을 수 있다. M=N=8비트의 경우 및 임의의 경우에도 동일하게 동작한다.Here, for convenience, the case of N = 4 bits will be described. For example, if the lower data is '1', as shown in (b) of FIG. 6, 1 is added to every pulse, so that the pulse-width is '1' only when the rounding occurs once after 15 pulses and the rounding occurs. It will go out with a large value. If the lower data is '2', as shown in (c) of FIG. 6, two pulses are added to each pulse, causing a rounding to occur every eight pulses. If it is '3', rounding occurs every 5 pulses as shown in (d) of FIG. 6. If it is '8', as shown in (e) of FIG. 6, the floating occurs once every two pulses. If '15', as shown in (f) of FIG. 6, the rounding will continue to occur once every 16 pulses. In this way, the desired dispersed pulse can be obtained. The same is true for M = N = 8 bits and in any case.

따라서 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일한 분산된 펄스를 얻을 수 있는데 롬(ROM)을 사용하지 않고서 덧셈기(101)와 래치(102)를 이용하여 동일한 분산 효과를 얻을 수 있게 된다. 이러한 분산된 펄스를 발생시키는 본 발명은 D/A 변환기에 유용하게 적용될 수 있다.Therefore, the same distributed pulse as described with reference to FIG. 4 can be obtained, and the same dispersion effect can be obtained by using the adder 101 and the latch 102 without using a ROM. The present invention for generating such distributed pulses can be usefully applied to a D / A converter.

한편 또 다른 적용분야는 다음과 같다.Another application area is as follows.

도 7은 교류전원을 이용하여 전력을 제어하는 경우이다. 도 7(a)는 간단한 구성회로도이다. 교류전원의 매 1싸이클마다 부하를 ON/OFF하여 백열전등이나 히터에 공급되는 전력을 제어하는 것이다. ZERO CROSSING 제어 방법은 위상제어 방법에 비해 노이즈 발생이 적다는 장점이 있다. 제어 주기는 대개 256 싸이클이 될 수 있으나 본 설명에서는 그림의 편의상 16 싸이클로 하여 설명한다. 도 7(b)는 종래의 방법으로서, ON 펄스는 ON 펄스끼리 몰려 있고 OFF 구간은 OFF 구간끼리 몰려 있다. 그러므로 제어 주기가 길어 깜박거림이 발생될 수 있고 전력 변동이 크다. 도 7(c)는 본 발명의 방법으로서 ON 펄스가 적절히 분산되어 있다. 이 방법을 사용하면 깜박거림을 최소화할 수 있고 전력 변동도 최소화할 수 있다.7 illustrates a case where power is controlled using an AC power source. Fig. 7A is a simple configuration circuit diagram. It is to control the power supplied to incandescent lamp or heater by turning on / off the load every one cycle of AC power. ZERO CROSSING control method has the advantage of generating less noise than phase control method. The control cycle can usually be 256 cycles, but for the sake of simplicity, this description will be given as 16 cycles. Fig. 7 (b) shows a conventional method in which ON pulses are crowded between ON pulses and OFF sections are crowded between OFF sections. Therefore, long control cycles can cause flickering and large power fluctuations. Fig. 7 (c) shows that the ON pulse is properly distributed as the method of the present invention. This method minimizes flickering and minimizes power fluctuations.

또 다른 응용 예는 임의주파수 발생기 혹은 타이밍 발생기이다. 도 8과 같이 어떤 주된 클럭주파수를 계수하여 그보다 낮은 임의의 주파수를 만들어 내고자 한다면 일반적으로는 정수 값으로 나눈 주파수 밖에는 만들어 낼 수가 없다. 그러나 본 발명의 원리를 적용한다면 정수 뿐 만 아니라 소수점이하의 값으로 나눈 임의의 주파수를 만들어 낼 수가 있다. 도 8은 클럭주파수를 임의의 값으로 분주하는 1개의 분주기(204)와, 1개의 N비트+N비트 덧셈기(201)와, 1개의 N비트 래치(202)와, 1개의 M비트+1비트 덧셈기(203)로 구성된다.Another application is an arbitrary frequency generator or a timing generator. As shown in FIG. 8, if a major clock frequency is counted and a random frequency lower than that is generated, only a frequency divided by an integer value is generally generated. However, by applying the principles of the present invention, not only integers but also arbitrary frequencies divided by values below the decimal point can be produced. 8 shows one divider 204 for dividing a clock frequency into an arbitrary value, one N-bit + N-bit adder 201, one N-bit latch 202, and one M-bit + 1. It consists of a bit adder 203.

입력 클럭주파수(f1)를 원하는 분주비로 분주시킬때 분주데이터의 소수점 이하부분 데이터(N비트 데이터)를 제1입력(A)으로 입력받아 제2입력(B)과 더하고(A+B) 올림수 발생시 캐리신호(CO)를 출력하는 N비트+N비트 덧셈기(201)와; 그 N비트+N비트 덧셈기(201)의 덧셈 출력(A+B)을 데이터입력(D)으로 입력받고 출력되는 임의 주파수(f2)를 클럭신호(CK)로 입력받아 래치시켜 상기 N비트+N비트 덧셈기(201)의 제2입력(B)으로 출력하는 N비트 래치(202)와; 상기 입력 클럭주파수(f1)를 원하는 분주비로 분주시킬때 분주데이터의 정수부분(M비트 데이터)를 제1입력(A)으로, 상기 N비트+N비트 덧셈기(201)의 캐리신호(CO)를 제2입력(B)으로 입력받아 두입력을 더한값(A+B)을 출력하는 M비트+1비트 덧셈기(203)와; 그 M비트+1비트 덧셈기(203)의 출력에 의거하여 상기 입력 클럭주파수(f1)를 분주시켜 원하는 임의의 주파수(f2)를 출력하는 분주기(204)로 구성된다.When dividing the input clock frequency f1 into the desired division ratio, the data after the decimal point (N bit data) of the divided data is input to the first input A, added with the second input B, and rounded up (A + B). An N bit + N bit adder 201 that outputs a carry signal CO when generated; The addition output A + B of the N-bit + N-bit adder 201 is input to the data input D and the random frequency f2 output is input as a clock signal CK to latch the N-bit + N input. An N bit latch 202 for outputting to the second input B of the bit adder 201; When the input clock frequency f1 is divided by the desired division ratio, the integer portion (M bit data) of the divided data is used as the first input A, and the carry signal CO of the N bit + N bit adder 201 is supplied. An M-bit + 1-bit adder 203 which is inputted as the second input B and outputs a value A + B obtained by adding two inputs; The frequency divider 204 is configured to divide the input clock frequency f1 based on the output of the M-bit + 1-bit adder 203 and output a desired frequency f2.

이러한 방법으로 클럭주파수(f1)를 분주시키는 경우는, 분주데이터의 소수점 이하값에 대해서 분산 펄스를 적용하여 분주 데이터의 정수값을 분산된 상태로 더해지게 된다. 그러면 생성주파수는 클럭주파수를 정수 배로 나눈 값이 되는데 소수점 이하 데이터로 인하여 자리올림이 발생할 때마다 정수 값이 '1'씩 커지게 되어 원하는 주파수가 정확히 얻어진다. 물론 소수점 이하의 값이 작용하므로 생성된 주파수의 주기가 매 순간 약간씩 변동하는 것(이것을 지터링이라고 한다)은 피할 수 없다. 그러나 생성주파수의 평균값은 정확하게 얻어진다. 예를 들어 클럭주파수가10MHz라고 하면 한 주기는 100ns가 된다. 임의의 어떤 주파수를 얻기 위해서는 분주데이터가 결정되는데 분주데이터는 정수부분과 소수점이하 부분으로 나타날 것이다. 정수부분의 데이터로는 생성주파수의 주기를 100ns 단위로 만들 수 있다. 보다 정확한 주파수를 얻기 위해서는 소수점 이하의 데이터가 반영되어야 하는데, 이 부분을 8비트로 선정하면, 생성주파수의 주기는 이론상 100ns/256 까지 정확히 맞출 수 있다.In the case of dividing the clock frequency f1 in this manner, an integer value of the divided data is added in a dispersed state by applying a dispersion pulse to the decimal point value of the divided data. Then, the generation frequency is a value obtained by dividing the clock frequency by an integer multiple. Whenever a rounding occurs due to data below the decimal point, the integer value is increased by '1' so that the desired frequency is accurately obtained. Of course, values below the decimal point work, so that the period of the generated frequency fluctuates slightly every moment (this is called jittering). However, the average value of the generated frequencies is exactly obtained. For example, if the clock frequency is 10MHz, one period is 100ns. In order to obtain any frequency, the divided data is determined. The divided data will be represented by the integer part and the decimal part. With the data of the integer part, the period of the generation frequency can be made in units of 100ns. In order to obtain a more accurate frequency, data below the decimal point should be reflected. If this part is selected as 8 bits, the period of the generated frequency can theoretically be exactly 100ns / 256.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 디지털 방식으로 펄스-폭 변조를 행함에 있어 클럭주파수의 제한에도 불구하고 생성되는 펄스-폭의 분해능을 높이고자 연속되는 펄스의 평균 펄스-폭의 분해능을 높일 수 있는 방법을 제공함으로써, 클럭주파수를 높이지 않고도 펄스폭의 분해능을 높일수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention improves the average pulse-width resolution of consecutive pulses in order to increase the resolution of the generated pulse-width in spite of the limitation of the clock frequency in digitally performing pulse-width modulation. By providing a method that can improve the resolution of the pulse width without increasing the clock frequency.

또한 본 발명의 기법을 전력제어 회로에 적용함으로써 깜박 거림을 최소화 할수 있고 전력변동도 최소화 할 수 있는 효과가 있다.In addition, by applying the technique of the present invention to the power control circuit can minimize the flicker and the power fluctuations can be minimized.

또한 본 발명의 기법을 임의주파수 발생기에 적용함으로써 평균주파수의 관점에서는 임의의 매우 정밀한 주파수를 생성해 낼 수 있는 효과가 있다. 다시 말하면 원하는 임의의 주파수를 생성하되 클럭 주파수로 샘플링(양자화)한 주파수를 생성할 수 있으며, 임의의 주파수는 또한 임의의 타이밍 발생기로도 사용될 수 있는 효과가 있다.In addition, by applying the technique of the present invention to the arbitrary frequency generator, there is an effect that can generate any very precise frequency in terms of average frequency. In other words, it is possible to generate a desired frequency, but to generate a frequency sampled (quantized) with a clock frequency, which frequency can also be used as an arbitrary timing generator.

Claims (3)

펄스폭 분해능 제어를 위한 펄스폭 제어 데이터의 소수점 이하부분인 하위 데이터 N비트를 제1입력(A)으로 입력받아 제2입력(B)과 더하여 그 더한값(A+B)을 출력함과 아울러 덧셈에 의한 올림수 발생시 캐리신호(CO)를 출력하는 상기 N비트+N비트 덧셈기(101)와;The lower data N bit, which is the fractional part of the pulse width control data for the pulse width resolution control, is input to the first input A, and the second input B is added to output the sum value A + B. An N-bit + N-bit adder 101 for outputting a carry signal CO when a rounding number is generated by addition; 상기 N비트+N비트 덧셈기(101)의 덧셈출력(A+B)을 데이터 입력(D)으로 입력 받고 스위칭 주파수를 클럭(CK)으로 입력받아 스위칭 주파수에 의해 상기 덧셈기(101)의 덧셈출력을 래치시켜 그 래치된 출력을 상기 덧셈기(101)의 제2입력(B)으로 입력시키는 상기 N비트 래치(102)와;The add output A + B of the N-bit + N-bit adder 101 is input to the data input D, the switching frequency is input to the clock CK, and the add output of the adder 101 is switched by the switching frequency. The N-bit latch 102 for latching and inputting the latched output to the second input B of the adder 101; 상기 펄스폭 분해능 제어를 위한 펄스폭 제어데이터의 정수부분인 상위데이터 M비트를 제1입력(A)으로, 상기 N비트+N비트 덧셈기(101)의 캐리출력(CO)을 제2입력(B)으로 입력받아 두입력을 더한 합(A+B)을 출력하는 M비트+1비트 덧셈기(103)와;The upper data M bit, which is an integer part of the pulse width control data for the pulse width resolution control, is used as the first input A, and the carry output CO of the N bit + N bit adder 101 is used as the second input B. M-bit + 1-bit adder (103) for receiving the input and outputting the sum (A + B) of the two inputs; 상기 M비트+1비트 덧셈기(103)의 출력(A+B)을 데이터 입력(D)으로 입력받아 클럭주파수에 의거하여 안정화시켜 M비트의 원하는 펄스폭 신호로 펄스 출력을 하는 M비트 펄스폭변조기(104)로 구성된 것을 특징으로 하는 펄스 분산기법을 이용한 펄스폭 변조기.M-bit pulse width modulator that receives the output (A + B) of the M-bit + 1-bit adder 103 to the data input (D) and stabilizes based on the clock frequency to output the pulse with the desired pulse width signal of M bits Pulse width modulator using a pulse dispersion technique, characterized in that consisting of (104). 클럭주파수를 분주하여 임의의 주파수를 발생하는 주파수 발생기에 있어서,In the frequency generator that divides the clock frequency to generate an arbitrary frequency, 입력 클럭주파수(f1)를 원하는 분주비로 분주시킬때 분주데이터의 소수점 이하부분 데이터(N비트 데이터)를 제1입력(A)으로 입력받아 제2입력(B)과 더하고(A+B) 올림수 발생시 캐리신호(CO)를 출력하는 N비트+N비트 덧셈기(201)와; 그 N비트+N비트 덧셈기(201)의 덧셈 출력(A+B)을 데이터입력(D)으로 입력받고 출력되는 임의 주파수(f2)를 클럭신호(CK)로 입력받아 래치시켜 상기 N비트+N비트 덧셈기(201)의 제2입력(B)으로 출력하는 N비트 래치(202)와; 상기 입력 클럭주파수(f1)를 원하는 분주비로 분주시킬때 분주데이터의 정수부분(M비트 데이터)를 제1입력(A)으로, 상기 N비트+N비트 덧셈기(201)의 캐리신호(CO)를 제2입력(B)으로 입력받아 두입력을 더한값(A+B)을 출력하는 M비트+1비트 덧셈기(203)와; 그 M비트+1비트 덧셈기(203)의 출력에 의거하여 상기 입력 클럭주파수(f1)를 분주시켜 원하는 임의의 주파수(f2)를 출력하는 분주기(204)로 구성된 것을 특징으로 하는 펄스 분산 기법을 이용한 임의 주파수 발생기.When dividing the input clock frequency f1 into the desired division ratio, the data after the decimal point (N bit data) of the divided data is input to the first input A, added with the second input B, and rounded up (A + B). An N bit + N bit adder 201 that outputs a carry signal CO when generated; The addition output A + B of the N-bit + N-bit adder 201 is input to the data input D and the random frequency f2 output is input as a clock signal CK to latch the N-bit + N input. An N bit latch 202 for outputting to the second input B of the bit adder 201; When the input clock frequency f1 is divided by the desired division ratio, the integer portion (M bit data) of the divided data is used as the first input A, and the carry signal CO of the N bit + N bit adder 201 is supplied. An M-bit + 1-bit adder 203 which is inputted as the second input B and outputs a value A + B obtained by adding two inputs; A pulse dispersion technique comprising a divider 204 for dividing the input clock frequency f 1 based on the output of the M-bit + 1-bit adder 203 and outputting a desired frequency f 2. Arbitrary frequency generator. 삭제delete
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101027392B1 (en) * 2008-05-07 2011-04-11 주식회사 테라칩스 Methods and Apparatus for distributed pulse width modulator

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100498556B1 (en) * 2003-03-26 2005-07-01 엘에스산전 주식회사 Capability enhancing method for pulse width modulation signal output apparatus
KR100729845B1 (en) * 2006-08-03 2007-06-18 한국전기연구원 Digital pulse width modulation generator with clock divider and clock synthesizer
WO2009136723A2 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 주식회사 테라칩스 Distributed pulse width modulation control device and method
CN102624368A (en) * 2012-03-27 2012-08-01 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 Pulse width modulation implementation method for random switching frequency of power electronic device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61161969A (en) * 1984-12-29 1986-07-22 Fuji Electric Co Ltd Pwm signal generator
JPS61289719A (en) * 1985-06-18 1986-12-19 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Pulse width modulation circuit
KR920005670A (en) * 1990-08-09 1992-03-28 하야시바라 겡 Lighting equipment
JPH1028383A (en) * 1996-07-09 1998-01-27 Canon Inc Pwm signal generator
JPH10126235A (en) * 1996-10-21 1998-05-15 Nec Ic Microcomput Syst Ltd Pwm pulse generating circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61161969A (en) * 1984-12-29 1986-07-22 Fuji Electric Co Ltd Pwm signal generator
JPS61289719A (en) * 1985-06-18 1986-12-19 Meidensha Electric Mfg Co Ltd Pulse width modulation circuit
KR920005670A (en) * 1990-08-09 1992-03-28 하야시바라 겡 Lighting equipment
JPH1028383A (en) * 1996-07-09 1998-01-27 Canon Inc Pwm signal generator
JPH10126235A (en) * 1996-10-21 1998-05-15 Nec Ic Microcomput Syst Ltd Pwm pulse generating circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101027392B1 (en) * 2008-05-07 2011-04-11 주식회사 테라칩스 Methods and Apparatus for distributed pulse width modulator

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