对称PWM控制信号发生器制造技术

本发明专利技术的对称ＰＷＭ控制信号发生器，由外部压控振荡器对其输送调频信号，其中，所述信号发生器包括一Ｎ＋１位计数器，其输入端接收ＶＣＯ的输出脉冲，从０计数至全１状态为一个周期，其处理信号的低Ｎ位送至Ｎ位比较器Ａ的一个输入端，比较器Ａ的另外一个输入端接收控制器输出的Ｎ位比较值进行比较，输出相应处理信号，再将该脉冲信号输出至二分频电路Ａ的一个输入端，二分频电路Ａ的另外一个输入端接收Ｎ＋１位计数器输出计数值的最高位，进行逻辑运算后实现二分频；而Ｂ相电路中，Ｎ位比较器Ｂ的输入来自Ｎ＋１位加法器，Ｎ＋１位加法器的两个输入端分别接收Ｎ＋１位计数器的输出信号以及控制器输出的Ｎ＋１位偏移量，从而可实现调相。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及P丽(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)
，尤其 涉及一种应用于超声波电机驱动控制系统的对称P丽控制信号发生器。
技术介绍
超声波电机驱动电路有多种不同的结构形式，推挽式驱动电路是其中一种, 由于成本低、可靠性高，该种驱动电路结构具有广阔的应用前景。超声波电机推挽式驱动电路的基本结构如图1所示，推挽电路与超声波电 机直接相连，实现电压幅值放大，并利用变压器次级绕组与超声波电机的容性 压电陶瓷片构成谐振，滤除方波驱动电压中的谐波成分，实现近似的正弦波驱 动。图中的超声波电机为两相超声波电机，故需要A、 B两相推挽电路。超声波 电机驱动中实际应用的两相推挽电路如图2所示。对于单相超声波电机，图1中的对称P碰控制信号发生器应产生一相两路 对称PWM信号。对于两相超声波电机，对称PWM控制信号发生器应产生两相互 差一定角度(可调节)的PWM信号，每相包含两路对称PWM信号。这两路对称P丽 信号经驱动放大环节控制一相推挽式电路中的上、下两个开关管动作，实现推 挽式驱动。这里所谓的"对称PWM信号"如图3所示，是指用于控制上、下两 个开关管的两路PWM信号脉冲宽度相同，相位互差180°电角度。由于对超声波电机进行控制的需要，不仅要求图1中的对称PWM控制信号 发生器能够给出对称P丽控制信号，而且要求给出的对称P丽控制信号的频率、 占空比(脉冲宽度，对应于超声波电机驱动电压幅值)可以调节，两相四路P丽 信号的相位差亦可调节；即可调频、调幅、调相。传统电机的变频驱动，用于控制逆变器一相上、下桥臂两个开关管的PWM 信号是两路"互补P碰信号"，如图4所示，两路信号互为反相，脉冲宽度之和为固定值(等于PWM周期；此为理想情况，不考虑死区等因素)。目前各个系列 的电机专用控制芯片，均是针对传统电机应用场合设计的，其内置P丽控制信 号发生器自动生成的PWM信号均为互补形式。对于超声波电机的推挽式驱动，如何根据控制需要产生适当的对称P丽控 制信号，成为一个必须解决的基本问题。现有的能够给出对称PWM控制信号的 功能模块，通常为独立的芯片，难于集成；且没有直接符合超声波电机推挽式 驱动要求的对称P丽控制信号发生器功能模块，难于产生可调频、调幅、调相 的两相四路P麵信号。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于超声波电机推挽式驱动电路的对称PWM控 制信号发生器，用于产生可调频、调幅、调相的两相四路PWM信号。一种对称P丽控制信号发生器，外部的压控振荡器为其输送调频信号，其 中所述信号发生器中包括一个二进制N+l位计数器，其输入端接收压控振荡 器(VCO)的输出脉冲，从0计数至全1状态为一个周期，其处理信号的低N位分 别送至N位比较器A以及N+l位加法器的一个输入端；A相对称PWM控制信号的产生过程N位比较器A的另外一个输入端接 收控制器输出的N位比较值A，比较器A将两输入端的接收信号进行比较，输 出相应处理信号，该信号对应于N+1位计数器的一个计数周期内输出两个脉冲 信号，将该脉冲信号输出至二分频电路A的一个输入端，二分频电路A的另外 一个输入端接收N+1位计数器输出计数值的最高位，进行逻辑运算后在二分频 电路的两个输出端分别输出N位比较器A的两个输出脉冲，实现二分频；B相对称PWM控制信号的产生过程N+l位加法器的另一输入端接收控制 器送出的N+1位偏移量进行加法计算，其输出信号的低N位输送至N位比较器B 的一个输入端；N位比较器B的另一个输入端接收控制器输出的N位比较值B， 进行比较后得到的输出信号是在N+l位加法器的一个计数周期内输出两个脉冲信号，送至二分频电路B的一个输入端，二分频电路B的另外一个输入端接收 N+l位加法器输出计数值的最高位，进行逻辑运算后在二分频电路的两个输出 端分别输出N位比较器B的两个输出脉冲，实现二分频。所述的一种对称P丽控制信号发生器，其中所述二分频电路A包括两个 与门(Ul、 U2)和一个非门(U3)，其中，N+l位计数器输出计数值的最高位一 路经非门(U3)运算后的非值送至其中一个与门(Ul)的一个输入端，N+l位 计数器输出信号最高位的原值送至另一个与门(U2)的一个输入端；两与门(U1、 U2)的另一个输入端均接收N位比较器A的输出信号。所述的一种对称P麵控制信号发生器，其中所述二分频电路B包括两个 与门(Ur、 U2')和一个非门(U3')，其中，N+l位加法器输出信号的最高位一路经非门(U3')运算后的非值送至其中一个与门(ur)的一个输入端，N+l位加法器输出信号最高位的原值送至另一个与门(U2')的一个输入端；两与门 (Ur、 U2，)的另一输入端均接收N位比较器B的输出信号。 本专利技术采用上述技术方案将达到如下的技术效果一种对称P画控制信号发生器，外部的压控振荡器和控制器对其输送控制 信号，压控振荡器的输入信号电压与输出信号频率呈线性关系，从而可由控制 压控振荡器的输入电压来调节其输出频率，再通过后续电路实现超声波电机的 频率调节；所述信号发生器中是由二进制N+l位计数器对压控振荡器的输出脉 冲进行计数，其处理信号的低N位分别送至N位比较器A以及N+l位加法器的 一个输入端;N位比较器A的另外一个输入端接收控制器输出的N位比较值A, 比较器A将两输入端的接收信号进行比较，输出两个脉冲信号，脉冲信号的占 空比(对应振幅)由N位比较值A来决定，因此控制N位比较值A的大小即可 实现调幅；另因N位比较器A比N+1位计数器少一位，因此其输出信号的两脉 冲各对应N+1位计数器的前后1/2计数周期，且电角度相差180度电角度，再 将该脉冲信号输出至二分频电路A实现二分频，这样二分频电路A的两输出信号相同且相差180度电角度，从而得到对称PWM信号；B相对称PWM控制信 号的产生过程与A相电路不同之处在于，N位比较器B的输入不是直接来自 N+l位计数器，而是来自N+1位加法器，N+l位加法器的两个输入端分别接收 N+l位计数器的输出信号、控制器输出的N+1位偏移量，进行相加，从而使加 法器输出的信号超前于N+1位计数器输出信号，这样既可通过N+1位加法器实 现输出信号的相位差调节。该对称PWM控制信号发生器能够输出两相四路对称 PWM控制信号，可以实现占空比调节与相位差调节，外加压控振荡器还可实现 调频。本专利技术的对称P硎控制信号发生器为数字电路，可由一片可编程逻辑器 件芯片实现，实现简单、可靠，易于集成，控制精度高。 附图说明图1为超声波电机推挽式驱动电路结构框图； 图2为两相推挽电路图； 图3为对称PWM信号示意图； 图4为互补P觀信号示意图； 图5为对称PWM控制信号发生器； 图6为对称PWM控制信号发生器波形示意图； 图7为二分频电路原理图。具体实施方式 实施例本专利技术给出了一种用于超声波电机驱动的对称PWM控制信号发生器，该对称PWM控制信号发生器为数字电路，可由一片可编程逻辑器件芯片实现，其结 构如图5所示，其包括一N+1位计数器(二进制)，计数器的输入端连接压控振 荡器(VCO)的信号输出端，对压控振荡器的输出脉冲进行计数；计数器输出 计数值的低N位一路连接至后面N位比较器A的其中一个输入端，N位比较器 A的另外一个输入端接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对称ＰＷＭ控制信号发生器，外部的压控振荡器为其输送调频信号，其特征在于：所述信号发生器中包括一个二进制Ｎ＋１位计数器，其输入端接收压控振荡器（ＶＣＯ）的输出脉冲，从０计数至全１状态为一个周期，其处理信号的低Ｎ位分别送至Ｎ位比较器Ａ以及Ｎ＋１位加法器的一个输入端；Ａ相对称ＰＷＭ控制信号的产生过程：Ｎ位比较器Ａ的另外一个输入端接收控制器输出的Ｎ位比较值Ａ，比较器Ａ将两输入端的接收信号进行比较，输出相应处理信号，该信号对应于Ｎ＋１位计数器的一个计数周期内输出两个脉冲信号 ，将该脉冲信号输出至二分频电路Ａ的一个输入端，二分频电路Ａ的另外一个输入端接收Ｎ＋１位计数器输出计数值的最高位，进行逻辑运算后在二分频电路的两个输出端分别输出Ｎ位比较器Ａ的两个输出脉冲，实现二分频；Ｂ相对称ＰＷＭ控制信号的产生过程： Ｎ＋１位加法器的另一输入端接收控制器送出的Ｎ＋１位偏移量进行加法计算，其输出信号的低Ｎ位输送至Ｎ位比较器Ｂ的一个输入端；Ｎ位比较器Ｂ的另一个输入端接收控制器输出的Ｎ位比较值Ｂ，进行比较后得到的输出信号是在Ｎ＋１位加法器的一个计数周期内输出两个脉冲信号，送至二分频电路Ｂ的一个输入端，二分频电路Ｂ的另外一个输入端接收Ｎ＋１位加法器输出计数值的最高位，进行逻辑运算后在二分频电路的两个输出端分别输出Ｎ位比较器Ｂ的两个输出脉冲，实现二分频。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史敬灼，肖隽亚，刘跃敏，田葳，姚春丽，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]