脉宽调变信号产生电路与方法技术

本发明专利技术实施例提供一种脉宽调变信号产生电路与方法。时钟产生器用以产生包括多个脉冲的时钟信号。计数单元耦接时钟产生器并储存周期参数，并用以依据该周期参数与双向计数模式来计数时钟信号的脉冲而输出计数值。比较单元耦接计数单元，用以比较计数值与比较门槛值而据以输出电平控制信号。信号产生单元耦接比较单元，依据电平控制信号产生脉宽调变信号。当周期参数为奇数，计数单元所输出的计数值在连续两个时钟周期内为中间值。

【技术实现步骤摘要】
脉宽调变信号产生电路与方法
本专利技术是有关于一种脉宽调变信号产生电路与方法，且特别是有关于一种双向计数模式的脉宽调变信号产生电路与方法。
技术介绍
脉冲宽度调变(PulseWidthModulation，PWM)，简称脉宽调变，已广泛应用于电子电路中，例如马达控制电路、电源供应器。以计数器为基础的脉宽调变信号产生装置可分成边缘对齐模式(edge-alignedmode)以及置中对齐模式(centeralignedmode)。相较于非对称性的边缘对齐模式，属于对称架构的置中对齐模式所产生的输出电流和电压具有较少谐波(harmonics)，因此置中对齐模式的脉宽调变系统可减少功率的浪费。然而，在提供固定的时钟频率的前提下，脉宽调变信号的分辨率会因为置中对齐模式的对称特性而有所限制。另外，若通过提高时钟信号(ClockSignal)的时钟频率来提高置中对齐模式的脉宽调变的分辨率，不仅需要大幅度的改变整体电路架构，也将导致较高的动态功率消耗及可能产生噪声干扰。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种脉宽调变信号产生电路与方法，可在时钟频率固定的情况下提高脉宽调变信号的分辨率。本专利技术实施例提出一种脉宽调变信号产生电路，其包括时钟产生器(ClockGenerator)、计数单元、比较单元以及信号产生单元。时钟产生器用以产生包括多个脉冲的时钟信号。计数单元耦接时钟产生器并储存周期参数，并用以依据该周期参数与双向计数模式来计数时钟信号的脉冲而输出计数值。比较单元耦接计数单元，用以比较计数值与比较门槛值而据以输出电平控制信号。信号产生单元耦接比较单元，依据电平控制信号产生脉宽调变信号。当周期参数为奇数时，计数单元所输出的计数值在连续两个时钟周期内为中间值。本专利技术实施例提出一种脉宽调变信号产生方法，所述方法包括下列步骤。提供周期参数与比较门槛值，并接收包括多个脉冲的时钟信号。依据周期参数与双向计数模式来计数时钟信号的脉冲而输出计数值。判断周期参数为奇数或偶数。当周期参数为奇数且计数值递增至中间值时，在连续两个时钟周期内输出等于中间值的计数值。比较计数值与比较门槛值以决定脉宽调变信号的输出电平，并输出脉宽调变信号。本专利技术实施例提出一种脉宽调变信号产生电路，其包括时钟产生器、计数单元、比较单元以及信号产生单元。时钟产生器用以产生包括多个脉冲的时钟信号。计数单元耦接时钟产生器并储存周期参数。计数单元用以依据周期参数来计数该时钟信号的所述脉冲而输出一计数值。比较单元耦接计数单元，用以比较计数值与比较门槛值而据以输出电平控制信号。信号产生单元耦接比较单元，依据电平控制信号产生脉宽调变信号。上述的周期参数设定为脉宽调变信号的信号周期内时钟信号的脉冲数量。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。附图说明图1为脉宽调变信号产生电路的信号时序示意图。图2为依照本专利技术一实施例所绘示的脉宽调变信号产生电路的方块图。图3为依照本专利技术一实施例所绘示的脉宽调变信号产生电路的信号时序示意图。图4为依照本专利技术一实施例所绘示的脉宽调变信号产生电路的方块图。图5为依照本专利技术一实施例所绘示的脉宽调变信号产生电路的信号时序示意图。图6A与6B为依照本专利技术一实施例所绘示的脉宽调变信号产生方法的流程图。符号说明：20、40：脉宽调变信号产生电路210：时钟产生器220：计数单元230：比较单元240：信号产生单元232：比较暂存器221、231：比较器222：控制器223：计数器224：计数暂存器CLK、C1：时钟信号t1、t2：时钟周期PWM_S、P1：脉宽调变信号CNT、N1：计数值CNR：周期参数LCS：电平控制信号X1：中间值b0：奇偶判断位Com1：比较结果S1、S2：控制信号CMR：比较门槛值15a、15c、15d、15e、15g、15h：正缘15b、15f、15i：负缘T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9：信号周期D1、D2：使能时期D4、D5、D7、D8、D9：第二电平时期S601～S616：本专利技术一实施例所述的脉宽调变信号产生方法的各步骤具体实施方式在本案说明书全文(包括权利要求)中所使用的“耦接”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。图1为脉宽调变信号产生电路的信号时序示意图。请参照图1，当周期参数CNR＝3，属于置中对齐模式的脉宽调变信号产生电路的计数器于信号周期T1内响应于时钟信号C1先进行上数，并输出逐渐递增的计数值N1。如图1所示，当周期参数CNR＝3，计数值N1先从0逐渐递增至3。当计数值N1等于3，属于置中对齐模式的脉宽调变信号产生电路的计数器开始向下计数并输出逐渐递减的计数值N1。如图1所示，计数值N1从3逐渐递减至0。由此可见，信号周期T1的长度等同6个时钟周期t1。再者，脉宽调变信号产生电路可通过比较计数值与一比较门槛值而决定脉宽调变信号P1的输出电平。如图1所示，假设上述的比较门槛值为2。每当计数器输出等于2的计数值N1，脉宽调变信号P1的输出电平将从高电平切换成低电平或从低电平切换成高电平。因此，脉宽调变信号P1于使能时期D1内为高电平，而使能时期D1维持2个时钟周期t1。基于相同的假设与工作原理，当周期参数CNR＝4时，信号周期T2的长度等同8个时钟周期t1，而脉宽调变信号P1的使能时期D2维持4个时钟周期t1。当周期参数CNR＝5时，信号周期T3的长度等同10个时钟周期t1。也就是说，由于置中对齐模式的对称特性，因此每当计数暂存器中的周期参数CNR加1，则脉宽调变信号的信号周期将随之增加两个时钟周期，而脉宽调变信号于一信号周期内处于高/低电平的时间长度也以两个时钟周期为单位随之递增或递减。如此，脉宽调变信号的分辨率会因为置中对齐模式的对称特性而有所限制。基此，本专利技术所述实施例提出一种与置中对齐模式同样利用双向计数模式来进行计数的脉宽调变信号产生电路，可进一步提升脉宽调变信号的分辨率。图2为依照本专利技术一实施例所绘示的脉宽调变信号产生电路的方块图。请参照图2，脉宽调变信号产生电路20可产生脉宽调变信号PWM_S，并且脉宽调变信号产生电路20可包括时钟产生器210、计数单元220、比较单元230以及信号产生单元240。时钟产生器210可用以产生包括多个脉冲的时钟信号CLK，时钟信号CLK的时钟周期可依据其时钟频率而定。例如，时钟信号CLK的时钟频率可以是12M赫兹(Hz)，而时钟信号CLK的时钟周期的长度为时钟频率的倒数，但本专利技术并不限制于此。计数单元220可耦接时钟产生器210以接收时钟信号CLK，并储存一周期参数CNR。本专利技术的实施例的周期参数CNR可设定为脉宽调变信号PWM_S的信号周期内时钟信号CLK的脉冲数量，即周期参数CNR可决定脉宽调变信号PWM_S的信号周期。举例来说，当周期参数CNR为7，时钟产生器210可于脉宽调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉宽调变信号产生电路，其特征在于，包括：一时钟产生器，用以产生包括多个脉冲的一时钟信号；一计数单元，耦接该时钟产生器并储存一周期参数，用以依据该周期参数与一双向计数模式来计数该时钟信号的所述脉冲而输出一计数值；一比较单元，耦接该计数单元，用以比较该计数值与一比较门槛值而据以输出一电平控制信号；以及一信号产生单元，耦接该比较单元，依据该电平控制信号产生一脉宽调变信号，其中，当该周期参数为奇数，该计数单元所输出的该计数值在连续两个时钟周期内为一中间值。

【技术特征摘要】
2015.01.14 TW 1041011921.一种脉宽调变信号产生电路，其特征在于，包括：一时钟产生器，用以产生包括多个脉冲的一时钟信号；一计数单元，耦接该时钟产生器并储存一周期参数，用以依据该周期参数与一双向计数模式来计数该时钟信号的所述脉冲而输出一计数值；一比较单元，耦接该计数单元，用以比较该计数值与一比较门槛值而据以输出一电平控制信号；以及一信号产生单元，耦接该比较单元，依据该电平控制信号产生一脉宽调变信号，其中，当该周期参数为奇数，该计数单元所输出的该计数值在连续两个时钟周期内为一中间值。2.如权利要求1所述的脉宽调变信号产生电路，其特征在于，当该周期参数为偶数，该计数单元所输出的该计数值在单一个时钟周期内为该中间值。3.如权利要求1所述的脉宽调变信号产生电路，其特征在于，该周期参数设定为该脉宽调变信号的一信号周期内该时钟信号的脉冲数量。4.如权利要求1所述的脉宽调变信号产生电路，其特征在于，该中间值为不大于该周期参数除以二的最大正整数。5.如权利要求1所述的脉宽调变信号产生电路，其特征在于，当该周期参数为奇数，该计数单元响应于该时钟信号先进行向上计数而输出依序递增的该计数值，并于维持输出该中间值两个时钟周期之后进行向下计数而输出依序递减的该计数值。6.如权利要求1所述的脉宽调变信号产生电路，其特征在于，当该周期参数为奇数，于该脉宽调变信号的一信号周期内，该信号产生单元根据该时钟信号的正缘与负缘其中之一而将该脉宽调变信号从第一电平调整成第二电平，并根据该时钟信号的正缘与负缘其中的另一而将该脉宽调变信号从该第二电平调整成该第一电平。7.如权利要求6所述的脉宽调变信号产生电路，其特征在于，当该周期参数为奇数，该脉宽调变信号的责任周期为百分之五十。8.如权利要求1所述的脉宽调变信号产生电路，其特征在于，该计数单元还包括：一计数器，耦接该时钟产生器，响应于该时钟信号而输出该计数值；以及一控制器，耦接该计数器，接收借由比较该中间值以及该计数值而产生的一比较结果与该周期参数的一奇偶判断位，而依据该比较结果控制该计数器向上计数或向下计数，并依据该奇偶判断位决定该计数器是否在连续两个时钟周期内输出该中间值。9.如权利要求8所述的脉宽调变信号产生电路，其特征在于，该计数单元还包括：一计数暂存器，耦接该控制器，储存该周期参数，用以依据该周期参数而输出该中间值以及该奇偶判断位；以及一第一比较器，具有第一输入端、第二输入端以及输出端，其中该第一比较器的第一输入端耦接该计数器以接收该计数值，该第一比较器的该第二输入端耦接该计数暂存器以接收该中间值，该第一比较器的该输出端输出该比较结果。10.如权利要求8所述的脉宽调变信号产生电路，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明颖，
申请(专利权)人：新唐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71