TWI583115B - Signal processing system and method - Google Patents

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訊號處理系統及方法
本發明涉及一種訊號處理系統及方法，尤指一種以低成本方式輸出高頻率與高解析度訊號的訊號處理系統及方法。
一般的電路設計中，為了得到平滑的直流輸出電壓(低輸出漣波)，低通濾波器的極點必須設計在小於1/10的PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調變)頻率，而低通濾波器的極點同時會使直流輸出電壓上升速度受影響，以如果要上升速度快就會影響直流輸出電壓是否出現漣波的結果。同時，使用MCU(Microcontroller Unit，微控制器單元)設定之PWM的解析度越高時，則PWM的頻率就越低，所以PWM解析度與PWM頻率會同時影響直流輸出電壓上升速度與是否出現輸出漣波，所以對於使用MCU輸出之PWM的解析度與頻率，在習知技術的調整上是相互衝突的。
為此，於習知技術之架構上進行操作時，由於PWM的解析度與頻率變化呈現反比，如欲維持具高解析PWM的直流輸出電壓，則需輸入高頻率的PWM。例如以照明燈整流器為例，其要求超高頻率以提供照明燈能夠被平滑準確地控制其亮度，其中係以PWM產生器之頻率步階，但是在一般典型的PWM產生器之應用中，控制PWM之週期暫存器的調整並無法足夠產生足夠小之頻率步階來精確控制照明燈亮度，即解析度不夠高，故為了提供較佳的輸出訊號解析度，一般情況下將會需要配置一具有高頻率/時脈的PWM產生器。
然而，在習知技術中使用具有極高頻率/時脈的PWM產生器來達成目的時，同時需擔負較高的生產/操作成本、較高的功率耗損、較差的抗電磁干擾(EMI)且無法解決非線性誤差的問題。
因此，本發明提出一種訊號處理系統及方法，其可藉由低成本的方式解決非線性誤差問題，且能夠在維持高解析度輸出的條件之下，保 持較佳反應時間，降低功率損耗以及電磁干擾問題，實為目前各界亟欲解決之技術問題。
鑒於前述之習知技術的缺點，本發明之主要目的係提供一種訊號處理系統及方法，其能夠以低成本的方式解決非線性誤差問題，且能夠在維持高解析度輸出的條件之下，保持較佳反應時間，降低功率損耗以及電磁干擾問題，進而達到以低成本方式輸出較佳反應時間且高解析度之直流輸出電壓的目的。
為了達到前述目的及其他目的，本發明之訊號處理系統係包括：一脈波調變模組，係產生複數個脈波訊號；複數個訊號處理模組，係連接至該脈波調變模組，每一該複數個訊號處理模組對應其中之一該複數個脈波訊號，且該複數個訊號處理模組將該複數個脈波訊號轉換為複數個直流訊號；以及一加法單元，係將該複數個直流訊號彙整並轉換為一直流輸出電壓；其中，在不改變該直流輸出電壓之輸出頻率的條件之下，藉由改變該複數個脈波訊號及該複數個訊號處理模組的數量，調整該直流輸出電壓的輸出解析度。
開始使用本發明之訊號處理系統時，該脈波調變模組產生該複數個脈波訊號；接著，該複數個訊號處理模組將該複數個脈波訊號轉換為該複數個直流訊號；繼而，該加法單元將前述該複數個直流訊號轉換為該直流輸出電壓。
其中，在不改變該直流輸出電壓之輸出頻率的條件之下，藉由改變該複數個脈波訊號及該複數個訊號處理模組的數量，調整該直流輸出電壓的輸出解析度，能夠在維持高解析度輸出的條件之下，保持較佳反應時間以解決非線性誤差問題，且不需要使用到高頻率之脈波訊號，能降低功率損耗以及電磁干擾問題，進而達到以低成本方式輸出較佳反應時間且高解析度之直流輸出電壓的目的。
為了達到前述目的及其他目的，本發明之訊號處理方法系包括 下列步驟：一脈波調變模組產生複數個脈波訊號；複數個訊號處理模組將該複數個脈波訊號轉換為複數個直流訊號；以及一加法單元將該複數個直流訊號彙整並轉換為一直流輸出電壓；其中，在不改變該直流輸出電壓之輸出頻率的條件之下，藉由改變該複數個脈波訊號及該複數個訊號處理模組的數量，調整該直流輸出電壓的輸出解析度。
10‧‧‧脈波調變模組
11‧‧‧脈波訊號
20‧‧‧訊號處理模組
21‧‧‧直流訊號
22‧‧‧低通濾波器
23‧‧‧衰減器
30‧‧‧加法單元
31‧‧‧直流輸出電壓
40‧‧‧緩衝單元
S01‧‧‧步驟
S02‧‧‧步驟
S03‧‧‧步驟
圖1係顯示本發明之訊號處理系統的系統架構示意圖；圖2係顯示本發明之訊號處理系統的訊號波形示意圖；以及圖3係顯示本發明之訊號處理方法的操作步驟示意圖。
以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。
以下依據本發明之實施例，描述一訊號處理系統。
請參閱圖1所示，為本發明之一實施例的訊號處理系統，其包括：一脈波調變模組10、複數個訊號處理模組20、一加法單元30。
該脈波調變模組10係產生複數個脈波訊號11。在本發明之該實施例中，該脈波調變模組10係為一微控制器單元(Microcontroller Unit, MCU)，其用以產生並輸出該複數個脈波訊號11至該複數個訊號處理模組20；另，每一該複數個脈波訊號11係為一脈寬調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號，請參閱圖2所示。
該複數個訊號處理模組20，係連接至該脈波調變模組10，每一該複數個訊號處理模組20對應其中之一該複數個脈波訊號11，且該複數個訊號處理模組20將該複數個脈波訊號11轉換為複數個直流訊號21。在本發明之該實施例中，每一該複數個訊號處理模組20係包括一低通濾波器22及一衰減器23。
該加法單元30係將該複數個直流訊號21彙整轉換為一直流輸出電壓31。
請參閱圖1、圖2及圖3所示，開始操作本發明之該訊號處理系統時，包括下列步驟：首先，使該脈波調變模組10產生複數個脈波訊號11(步驟S01)；接著，該複數個訊號處理模組20將該複數個脈波訊號11轉換為複數個直流訊號21(步驟S02)；繼而，該加法單元30將該複數個直流訊號21彙整轉換為該直流輸出電壓31(步驟S03)。
其中，在不改變該直流輸出電壓31之輸出頻率的條件之下，藉由改變該複數個脈波訊號11及該複數個訊號處理模組20的數量，調整該直流輸出電壓31的輸出解析度，能夠在維持高解析度輸出的條件之下，保持較佳反應時間以解決非線性誤差問題，且不需要使用到高頻率之脈波訊號，能降低功率損耗以及電磁干擾問題，進而達到以低成本方式輸出較佳反應時間且高解析度之直流輸出電壓的目的。
在本發明之該實施例中，復包括複數個緩衝單元40，每一該複數緩衝單元40係分別連接至其中之一該複數訊號處理模組20及該加法單元30。
儘管已參考本申請的許多說明性實施例描述了實施方式，但應瞭解的是，本領域技術人員能夠想到多種其他改變及實施例，這些改變及實施例將落入本公開原理的精神與範圍內。尤其是，在本公開、圖式以及所附申請專利範圍的範圍內，對主題結合配置的組成部分及/或配置可作出各種變化與修飾。除對組成部分及/或配置做出的變化與修飾之外，可替代的用途對本領域技術人員而言將是顯而易見的。
10‧‧‧脈波調變模組
11‧‧‧脈波訊號
20‧‧‧訊號處理模組
22‧‧‧低通濾波器
23‧‧‧衰減器
30‧‧‧加法單元
31‧‧‧直流輸出電壓
40‧‧‧緩衝單元

Claims (10)

  1. 一種訊號處理系統，係包括：一脈波調變模組，係產生複數個脈波訊號；複數個訊號處理模組，係連接至該脈波調變模組，每一該複數個訊號處理模組對應其中之一該複數個脈波訊號，且該複數個訊號處理模組將該複數個脈波訊號轉換為複數個直流訊號；以及一加法單元，係將該複數個直流訊號彙整並轉換為一直流輸出電壓；其中，在不改變該直流輸出電壓之輸出頻率的條件之下，藉由改變該複數個脈波訊號及該複數個訊號處理模組的數量，調整該直流輸出電壓的輸出解析度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理系統，其中，該脈波調變模組係為一微控制器單元(Microcontroller Unit,MCU)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理系統，其中，每一該複數個訊號處理模組係包括一低通濾波器及一衰減器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理系統，其中，每一該複數個脈波訊號係為一脈寬調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之訊號處理系統，復包括複數個緩衝單元，每一該複數緩衝單元係分別連接至其中之一該複數訊號處理模組及該加法單元。
  6. 一種訊號處理方法，係包含下列步驟：一脈波調變模組產生複數個脈波訊號；複數個訊號處理模組將該複數個脈波訊號轉換為複數個直流訊號；以及一加法單元將該複數個直流訊號彙整並轉換為一直流輸出電壓； 其中，在不改變該直流輸出電壓之輸出頻率的條件之下，藉由改變該複數個脈波訊號及該複數個訊號處理模組的數量，調整該直流輸出電壓的輸出解析度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之訊號處理方法，其中，該脈波調變模組係為一微控制器單元(Microcontroller Unit,MCU)。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之訊號處理方法，其中，每一該複數個訊號處理模組係包括一低通濾波器及一衰減器。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之訊號處理方法，其中，每一該複數個脈波訊號係為一脈寬調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之訊號處理方法，其中，復包括複數個緩衝單元，每一該複數緩衝單元係分別連接至其中之一該複數訊號處理模組及該加法單元。
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