一种PWM信号采样检测电路、处理电路及芯片制造技术

本发明专利技术公开一种PWM信号采样检测电路、处理电路及芯片，所述处理电路包括PWM采样检测模块和PWM生成模块，所述PWM采样检测模块包括所述PWM信号采样检测电路；所述PWM信号采样检测电路捕获输入的待处理PWM信号PWM_IN和接收外部系统时钟生成器输出的高频时钟信号CLK_US，并输出基于待处理PWM信号的脉冲速度信号speed；所述PWM生成模块用于接收外部生成的采样时钟Clk，并输出基于采样时钟Clk的占空比可控的PWM输出信号PWM_OU。所述处理电路为外部电机系统提供高精度的脉冲速度信号和步长信号，并基于前述采样检测信号输出合适的PWM输出信号PWM_OUT以调节电机转速。

A PWM Signal Sampling Detection Circuit, Processing Circuit and Chip

The invention discloses a PWM signal sampling detection circuit, a processing circuit and a chip. The processing circuit includes a PWM sampling detection module and a PWM generating module. The PWM sampling detection module includes the PWM signal sampling detection circuit. The PWM signal sampling detection circuit captures the input PWM signal PWM_IN to be processed and receives the high frequency clock signal CLK from the clock generator of the external system._ The PWM generating module receives the external generated sampling clock Clk and outputs the PWM output signal PWM_OU with controllable duty cycle based on the sampling clock Clk. The processing circuit provides high precision pulse speed signal and step size signal for the external motor system, and outputs suitable PWM output signal PWM_OUT based on the sampled detection signal to regulate the motor speed.

【技术实现步骤摘要】
一种PWM信号采样检测电路、处理电路及芯片
本专利技术涉及信号调制
，涉及一种PWM信号采样检测电路、一种PWM信号的处理电路及芯片。
技术介绍
PWM(PulseWidthModulation)技术在工业自动化、机器人、精密数控机床、航空航天等诸多领域得到广泛应用。伺服电机控制系统，需要生成占空比可变的PWM信号驱动IGBT、IPM等功率器件；机器人或数控机床等运动控制系统，运动控制卡和伺服驱动器间，可通过频率可变的PWM信号，传输位置控制指令。PWM与PFM是DC/DC开关的两种控制方式，这类技术常用于一些模拟电路或外围电机进行控制。随着IC的集成度越来越高。市面上大部分的PWM电路有很多种实现方式，有一些通过方波振荡器或单限比较器等外围器件实现。在现有技术PWM的架构设计上，输出的PWM信号受CPU时序控制，在间歇模式下，会出现CPU配置导致PWM输出错误的场景出现；还有利用单片机的I/O引脚，通过软件对该引脚不断地输出高低电平来实现PWM波输出，这种方法要占用CPU大量时间，使单片机无法进行其它的工作，这些电路都不可避免实现BOM成本高，功能单一，没有计步等功能。
技术实现思路
为克服上述问题，本专利技术提出了一种PWM信号采样检测电路、一种PWM信号的处理电路及芯片。一种PWM信号采样检测电路，PWM信号采样检测电路包括滤波器、步长计数子模块、信号预分频器、速度检测器和第一时钟预分频器，其中，滤波器的信号输入端作为PWM信号采样检测电路的PWM信号输入端，速度检测器的速度信号输出端作为PWM信号采样检测电路的输出端；PWM信号采样检测电路内部的连接关系是：滤波器的信号输出端同时与步长计数子模块的数据输入端和信号预分频器的时钟输入端连接，信号预分频器的时钟输出端与速度检测器的数据输入端相连接；速度检测器的时钟输入端与第一时钟预分频器的时钟输出端相连接。进一步地，所述滤波器包括第一预设数量的D触发器和一个比较输出模块，第一预设数量的D触发器构成一个第一预设数量比特位的移位寄存器，第一预设数量的D触发器的时钟端连接于所述滤波器的时钟输入端，第一预设数量的D触发器的输出端（Q）分别连接到比较输出模块的第一预设数量的数据输入端，移位寄存器的数据输入端作为滤波器的信号输入端，比较输出模块的输出端作为所述滤波器的信号输出端。进一步地，在所述移位寄存器中，除了最右边的D触发器之外的每个D触发器的输出端接到右边一个D触发器的输入端，最右边的D触发器的输出端接入所述比较输出模块的一个数据输入端，最左边的D触发器的输入端作为移位寄存器的数据输入端。进一步地，在所述移位寄存器中，除了最左边的D触发器之外的每个D触发器的输出端接到左边一个D触发器的输入端，最左边的D触发器的输出端接入所述比较输出模块的一个数据输入端，最右边的D触发器的输入端作为移位寄存器的数据输入端。进一步地，所述第一预设数量设置为6，使得所述滤波器将输入的待处理PWM信号(PWM_IN)中小于5个时钟周期的电平抖动都被作为毛刺滤掉，其中，所述时钟周期是所述待处理PWM信号(PWM_IN)的抖动电平的脉冲周期。进一步地，所述步长计数子模块内部包括步长计数器和方向寄存器，方向寄存器的输出端与步长计数器的使能端连接，步长计数器的计数输出端作为所述步长计数子模块的输出端,步长计数器的计数输入端作为所述步长计数子模块的数据输入端。进一步地，所述速度检测器包括上升沿检测电路、脉宽计数器和中值平均模块；上升沿检测电路包括一个D触发器与一个与门，D触发器的输入端（D）连接与门的一个输入端，D触发器的反相输出端（）连接与门的另一个输入端；脉宽计数器的时钟端与D触发器的时钟端相连接，上升沿检测电路通过与门的输出端与脉宽计数器的复位端（reset）连接,脉宽计数器的数据输出端连接中值平均模块的数据输入端，中值平均模块的输出端作为所述速度检测器的速度信号输出端，上升沿检测电路的输入端作为所述速度检测器的数据输入端。进一步地，2的所述脉宽计数器的位宽数值次幂大于所述脉宽计数器的时钟输入端的信号频率与所述D触发器的输入端（D）的信号频率的比值。一种PWM信号的处理电路，该处理电路应用于调节外部的电机系统，所述处理电路包括PWM采样检测模块和PWM生成模块；PWM采样检测模块的时钟输入端与PWM生成模块的时钟输入端相连接；PWM采样检测模块包括所述PWM信号采样检测电路；PWM生成模块包括第二时钟预分频器和PWM信号生成器，第二时钟预分频器的时钟输出端与PWM信号生成器的数据输入端相连接，PWM信号生成器的数据输出端作为PWM生成模块的输出端。进一步地，所述PWM信号生成器包括输出分频器和比较器，输出分频器的时钟输出端与比较器的一个比较输入端连接，输出分频器的输入端作为所述PWM信号生成器的数据输入端，输出分频器的输入端作为所述PWM信号生成器的数据输入端，比较器的输出端作为所述PWM信号生成器的数据输出端。一种芯片，该芯片内部包括所述处理电路。与现有技术相比，所述PWM信号采样检测电路设计一个分频系数可配置的信号预分频器对输入PWM信号分频处理，同时设计一个分频系数可配置的第一时钟分频器对采样时钟进行分频处理，使得分频后的采样时钟能够准确、同步地采样检测分频后的输入PWM信号，然后通过计数器对采样检测的信号脉宽进行计数以测量输入PWM信号脉宽，并对测量得到的脉宽数值进行中值平均处理，从而输出得到优化后的基于输入PWM信号的脉冲速度测量值；在本专利技术技术方案中处理电路通过所述PWM采样检测模块捕获输入的待处理PWM信号PWM_IN和接收外部输出的高频时钟信号CLK_US，并输出基于待处理PWM信号的脉冲速度信号speed给外部的电机系统，相对于现有技术增加测速、计步功能；同时通过所述PWM生成模块接收外部输出的采样时钟Clk，并输出基于采样时钟Clk的占空比可控的PWM输出信号PWM_OUT，以调节外部的电机系统，不需要CPU参与调节分频处理操作，减小软件控制流程的复杂程度，提高输入PWM信号脉冲周期的测量速度。附图说明图1为本专利技术实施例的一种PWM信号的处理电路结构示意图。图2为本专利技术实施例的滤波器的电路示意图。图3为本专利技术实施例的速度检测器的电路示意图。图4为本专利技术实施例的过滤消抖的PWM信号脉宽的采样时序图。图5为本专利技术实施例的PWM信号生成器的电路示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：如图1所示，本专利技术实施例提供一种PWM信号的处理电路，所述处理电路包括PWM采样检测模块和PWM生成模块，所述PWM采样检测模块的时钟输入端与所述PWM生成模块的时钟输入端相连接；所述PWM采样检测模块的PWM信号输入端用于捕获输入的待处理PWM信号PWM_IN，所述PWM采样检测模块的时钟输入端用于接收外部系统时钟生成器输出的高频时钟信号CLK_US，在本专利技术实施例下，待处理PWM信号PWM_IN的频率范围是大于32Hz而小于2KHz，外部系统时钟生成器输出的高频时钟信号CLK_US是周期为0.2us的时钟信号，通过相应精度的计数发挥信号消抖作用；所述PWM采样检测模块用于输出基于待处理PWM信号的脉冲速度信号speed和对应的脉冲步长信号供外部的电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PWM信号采样检测电路，其特征在于，PWM信号采样检测电路包括滤波器、步长计数子模块、信号预分频器、速度检测器和第一时钟预分频器，其中，滤波器的信号输入端作为PWM信号采样检测电路的PWM信号输入端，速度检测器的速度信号输出端作为PWM信号采样检测电路的输出端；PWM信号采样检测电路内部的连接关系是：滤波器的信号输出端同时与步长计数子模块的数据输入端和信号预分频器的时钟输入端连接，信号预分频器的时钟输出端与速度检测器的数据输入端相连接；速度检测器的时钟输入端与第一时钟预分频器的时钟输出端相连接。

【技术特征摘要】
1.一种PWM信号采样检测电路，其特征在于，PWM信号采样检测电路包括滤波器、步长计数子模块、信号预分频器、速度检测器和第一时钟预分频器，其中，滤波器的信号输入端作为PWM信号采样检测电路的PWM信号输入端，速度检测器的速度信号输出端作为PWM信号采样检测电路的输出端；PWM信号采样检测电路内部的连接关系是：滤波器的信号输出端同时与步长计数子模块的数据输入端和信号预分频器的时钟输入端连接，信号预分频器的时钟输出端与速度检测器的数据输入端相连接；速度检测器的时钟输入端与第一时钟预分频器的时钟输出端相连接。2.根据权利要求1所述PWM信号采样检测电路，其特征在于，所述滤波器包括第一预设数量的D触发器和一个比较输出模块，第一预设数量的D触发器构成一个第一预设数量比特位的移位寄存器，第一预设数量的D触发器的时钟端连接于所述滤波器的时钟输入端，第一预设数量的D触发器的输出端（Q）分别连接到比较输出模块的第一预设数量的数据输入端，移位寄存器的数据输入端作为滤波器的信号输入端，比较输出模块的输出端作为所述滤波器的信号输出端。3.根据权利要求2所述PWM信号采样检测电路，其特征在于，在所述移位寄存器中，除了最右边的D触发器之外的每个D触发器的输出端接到右边一个D触发器的输入端，最右边的D触发器的输出端接入所述比较输出模块的一个数据输入端，最左边的D触发器的输入端作为移位寄存器的数据输入端。4.根据权利要求2所述PWM信号采样检测电路，其特征在于，在所述移位寄存器中，除了最左边的D触发器之外的每个D触发器的输出端接到左边一个D触发器的输入端，最左边的D触发器的输出端接入所述比较输出模块的一个数据输入端，最右边的D触发器的输入端作为移位寄存器的数据输入端。5.根据权利要求2所述PWM信号采样检测电路，其特征在于，所述第一预设数量设置为6，使得所述滤波器将输入的待处理PWM信号(PWM_IN)中小于5个时钟周期的电平抖动都被作为毛刺滤掉，其中，所述时钟周期是所述待处理PWM信号(PWM_IN)的抖动电平的脉冲周期。6.根据权利要求1所述PWM信号采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：李璋辉，何再生，许登科，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44