基于PWM信号的滤波器、处理电路及芯片制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于PWM信号的滤波器、处理电路及芯片，该滤波器应用于过滤外部输入的PWM信号，所述滤波器包括预设数量的D触发器和一个比较输出模块，预设数量的D触发器构成一个预设数量比特位的移位寄存器，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，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预设数量的数据输入端。有利于优化工程实践上PWM信号的电平抖动脉冲。

Filter, Processing Circuit and Chip Based on PWM Signal

【技术实现步骤摘要】
基于PWM信号的滤波器、处理电路及芯片
本技术涉及信号调制
，涉及一种基于PWM信号的滤波器、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电路都没有对输入的PWM信号进行处理，这不利于对电机系统的控制，影响电机转动的精度。
技术实现思路
为克服上述问题，本技术提出了一种基于PWM信号的滤波器。一种基于PWM信号的滤波器，该滤波器应用于过滤外部输入的PWM信号，所述滤波器包括预设数量的D触发器和一个比较输出模块，预设数量的D触发器构成一个预设数量比特位的移位寄存器，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，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，比较输出模块的数据输出端作为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。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采样检测模块包括步长计数子模块、信号预分频器、速度检测器、第一时钟预分频器和所述滤波器，其中，所述滤波器的信号输入端作为PWM采样检测模块的信号输入端，速度检测器的速度信号输出端作为PWM采样检测模块的输出端；PWM采样检测模块内部的连接关系是：所述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；PWM生成模块包括第二时钟预分频器和PWM信号生成器，模块内部的连接关系是：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，第二时钟预分频器的时钟输入端作为PWM生成模块的时钟输入端，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，上升沿检测电路包括一个D触发器与一个与门，D触发器的输入端作为上升沿检测电路的输入端，触发器的输入端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触发器的输入端的信号频率的比值。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，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，所述滤波器内部设计移位寄存器和比较输出模块的组合来对输入PWM信号进行滤波处理，根据驱动时钟的时间精度来配置移位寄存器的个数，可以滤除小于5个时钟周期的脉冲信号，具有很强的实用性和拓展性。有利于优化工程实践上PWM信号的电平抖动脉冲，从而提高采样的PWM信号的有效性和可靠性。附图说明图1为本技术实施例的一种PWM信号的处理电路结构示意图。图2为本技术实施例的一种基于PWM信号的滤波器结构示意图。图3为本技术实施例的一种基于PWM信号的滤波器的滤波原理的波形示意图。图4为本技术实施例的速度检测器的电路示意图。图5为本技术实施例的过滤消抖的PWM信号脉宽的采样时序图。图6为本技术实施例的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技术的具体实施方式作进一步说明：本技术实施例提供一种基于PWM信号的滤波器，该滤波器应用于过滤外部输入的PWM信号，如图2所示，所述滤波器包括预设数量的D触发器和一个比较输出模块，所述预设数量设置为6，所述滤波器包括第一D触发器D1、第二D触发器D2、第三D触发器D3、第四D触发器D4、第五D触发器D5、第六D触发器D6和一个比较输出模块，前述6个D触发器构成一个6比特位的移位寄存器，前述6个D触发器的时钟端都接入高频时钟信号CLK_US，第一D触发器D1的输出端Q[0]、第二D触发器D2的输出端Q[1]、第三D触发器D3的输出端Q[2]、第四D触发器D4的输出端Q[3]、第五D触发器D5的输出端Q[4]和第六D触发器D6的输出端Q[5]分别连接到比较输出模块的6个数据输入端，比较输出模块的数据输出端作为所述滤波器的信号输出端。比较输出模块的数据输出端用于输出基准PWM信号Encoder，比较输出模块的数据输出端作为所述滤波器的信号输出端，从而为后续的PWM采样检测模块提供稳定的检测信号。作为一种实施例，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。如图2所示，所述移位寄存器中的数据在所述高频时钟信号CLK_US的驱动作用下依次逐位右移时，除了第六D触发器D6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D，第一D触发器D1的输入端D接入待处理PWM信号PWM_IN。作为另一种实施例，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，当所述移位寄存器中的数据在所述高频时钟信号CLK_US的驱动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PWM信号的滤波器，该滤波器应用于过滤外部输入的PWM信号，其特征在于，所述滤波器包括预设数量的D触发器和一个比较输出模块，预设数量的D触发器构成一个预设数量比特位的移位寄存器，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，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，比较输出模块的数据输出端作为滤波器的信号输出端。

【技术特征摘要】
1.一种基于PWM信号的滤波器，该滤波器应用于过滤外部输入的PWM信号，其特征在于，所述滤波器包括预设数量的D触发器和一个比较输出模块，预设数量的D触发器构成一个预设数量比特位的移位寄存器，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，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，比较输出模块的数据输出端作为滤波器的信号输出端。2.根据权利要求1所述滤波器，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。3.根据权利要求1所述滤波器，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。4.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述预设数量设置为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。5.一种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，其特征在于，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采样检测模块包括步长计数子模块、信号预分频器、速度检测器、第一时钟预分频器和权利要求1至4任一项所述滤波器，其中，所述滤波器的信号输入端作为PWM采样检测模块的信号输入端，速度检测器的速度信号输出端作为PWM采样检测模块的输出端；PWM采样检测模块内部的连接关系是：所述滤波器的信号输出端同时与步长计数子模块的...

【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：新型
国别省市：广东,44