专利名称：脉宽调制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用载波信号对控制信号进行脉宽调制的脉宽调制(PulseWidth Modulation，以下称为“PWM”)装置。
背景技术：
作为PWM装置，例如包括如下文献中所记载的现有技术，即，日本第3486914号专利公报(特开平6-188702号公报)。
作为现有的PWM装置，已知有利用数字比较器比较自控制信号发生装置产生的控制信号与自载波发生装置产生的三角波的载波信号的大小以生成PWM信号的装置(以下将该装置称为“第一PWM装置”)。
在这样的第一PWM装置中，在控制信号的变化量大时会发生多余产生宽度小的脉冲的现象。例如，在控制信号为阶梯状波形(即矩形波)的情况下存在如下问题如果控制信号在与三角波的载波信号取得一致之后马上变化为阶梯状，通过再次与三角波的载波信号取得一致，会产生多余的宽度小的脉冲，由于该多余脉冲的出现在PWM信号中会产生失真。
因此，为了克服上述问题，在上述日本第3486914号专利公报所公开的PWM装置中，包括输出三角波载波信号的载波信号发生装置；输出阶梯状控制信号的控制信号发生装置；在载波信号增加的过程中输出上升(up)信号、在载波信号减少的过程中输出下降(down)信号的上升下降信号发生装置；输入载波信号和控制信号并进行比较，在检测出一致时输出一致脉冲信号的一致装置；输入一致装置的一致脉冲信号和上升下降信号发生装置的输出信号并生成PWM信号的脉冲发生装置，在输出一致脉冲信号且PWM信号变化为高电平(以下称为H电平)或低电平(以下称为L电平)之后，维持最初第一个脉冲之前的H电平或L电平并确定脉冲宽度(以下将该装置称为“第二PWM装置”)。
由此，防止了多余的调制脉冲的发生，不会引起调制脉冲信号的失真。
但是，在上述日本第3486914号专利公报所记载的现有的第二PWM装置中，由于上升下降信号发生装置和一致装置成为必要，从而无法原样利用现有的第一PWM装置，所以存在电路结构复杂或者在需要产生第二个脉冲之后的脉冲等情况下，无法寻求使该功能无效后通过软件等的控制来生成PWM信号这样的对策等，从而使用性差的问题。
本发明正是鉴于上述问题而做出，从而以提供使用性优良的PWM装置为目的。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的PWM装置如下构成。即，包括控制信号发生装置，产生阶梯状的控制信号；载波发生装置，产生用于对上述控制信号进行脉宽调制的三角波载波信号；比较装置，比较上述控制信号和上述载波信号并输出比较信号；峰谷(top-bottom)信号发生装置，在上述载波信号到达三角波的波峰或波谷时产生峰谷信号；边沿检测装置，输入上述比较信号和上述峰谷信号，具有检测上述比较信号的变化后生成边沿检测信号的边沿检测功能，通过根据上述边沿检测信号禁止边沿检测功能、利用上述峰谷信号解除对上述边沿检测功能的禁止来输出上述边沿检测信号；以及脉冲发生装置，根据上述比较信号、上述边沿检测信号以及上述峰谷信号，输出利用上述载波信号对上述控制信号进行脉宽调制后的脉宽调制信号。
上述边沿检测装置是输入上述比较信号及峰谷信号，具有检测比较信号的变化以生成边沿检测信号的边沿检测功能，通过根据边沿检测信号禁止边沿检测功能、利用峰谷信号解除对边沿检测功能的禁止来输出边沿检测信号的装置。此外，脉冲发生装置是根据上述比较信号、边沿检测信号以及峰谷信号，输出利用载波信号对控制信号进行脉宽调制后的脉宽调制信号的装置。
图1是表示本发明第一实施例的PWM装置的结构图。
图2是表示图1中的边沿检测装置20和脉冲信号发生装置30的一个例子的结构图。
图3是表示图1中的峰谷信号发生装置10的一个例子的结构图。
图4是表示图1中的动作波形的时序图。
图5是表示本发明第二实施例的PWM装置的结构图。
具体实施例方式
(第一实施例)下面参照附图详细说明本发明的一个实施例。
PWM装置具有产生阶梯状控制信号的控制信号发生装置、产生用于对控制信号进行脉宽调制的三角波载波信号的载波发生装置、比较控制信号和载波信号并输出比较信号的数字比较器、在载波信号到达三角波的波峰或波谷时产生峰谷信号的峰谷信号发生装置、边沿检测装置和脉冲发生装置。
在上述边沿检测装置中，输入比较信号及峰谷信号，具有检测比较信号的变化以生成边沿检测信号的边沿检测功能，通过根据边沿检测信号禁止边沿检测功能、利用峰谷信号解除对边沿检测功能的禁止来输出边沿检测信号。
而且，脉冲发生装置根据上述比较信号、边沿检测信号以及峰谷信号，输出利用载波信号对控制信号进行脉宽调制后的PWM信号。
(第一实施例的结构)图1是表示本发明第一实施例的PWM装置的结构图。
该PWM装置具有产生阶梯状控制信号S1的控制信号发生装置1、产生三角波载波信号S2的载波发生装置2、在载波信号S2的峰值S2a和谷值S2b时产生脉冲状峰谷信号S10的峰谷信号发生装置10，在该控制信号发生装置1及载波发生装置2的输出端连接有比较装置(例如，数字比较器)3。
数字比较器3是比较控制信号S1和载波信号S2的大小并输出作为该比较结果的比较信号S3的电路，在其输出端和峰谷信号发生装置10的输出端上连接有边沿检测装置20及脉冲发生装置30，而且该边沿检测装置20的输出端连接在脉冲发生装置30的输入端上。
边沿检测装置20是检测比较信号S3的变化后输出边沿检测信号S20，并递归地(反馈)输入该边沿检测信号S20后使边沿检测功能成为禁止状态的装置，其输出端连接有脉冲发生装置30。脉冲发生装置30是根据比较信号S3、峰谷信号S10及边沿检测信号S20来输出PWM信号S30的装置。
图2是表示图1中的边沿检测装置20和脉冲信号发生装置30的一个例子的结构图。
边沿检测装置20具有输入并锁存从用于锁存数字比较器3的输出信号的锁存电路3a输出的比较信号S3的锁存电路22，在其输出端连接有由4输入与门电路(以下称为“AND门电路”)构成的上升沿检测电路23和由4输入AND门电路构成的下降沿检测电路24。
上升沿检测电路23是输入比较信号S3、锁存电路22的输出信号S22的反转信号、峰谷信号S10的反转信号及边沿检测信号S20的内部下降沿信号S20-2的反转信号，求出它们的逻辑与后输出上升沿信号S23的电路，在其输出端连接有设置·复位触发器电路(以下称为“RS-FF”)25及2输入的逻辑或门电路(以下称为“OR门电路”)27。
RS-FF25是被上升沿信号S23设置、被峰谷信号S10复位、输出输出信号S25的电路，其输出端连接有2输入的OR门电路27。2输入的OR门电路27是求出上升沿信号S23和输出信号S25的逻辑或后输出边沿检测信号S20的内部上升沿信号S20-1的电路。
下降沿检测电路24是输入上升沿信号S20-1的反转信号、比较信号S3的反转信号、输出信号S22及峰谷信号S10的反转信号，求出它们的逻辑和后输出下降沿信号S24的电路，其输出端连接有RS-FF26及2输入OR门电路28。
RS-FF26是被下降沿信号S24设置、被峰谷信号S10复位、输出输出信号S26的电路，其输出端连接有2输入OR门电路28。2输入OR门电路28是求出下降沿信号S24和输出信号S26的逻辑或后输出下降沿信号S20-2的电路。
在该边沿检测装置20中，由锁存电路22锁存自锁存电路3a输入的比较信号S3，由上升沿检测电路23从该输出信号S22中检测出上升沿，利用RS-FF25及OR门电路27从该检测出的上升沿信号S23中检测出边沿检测信号S20中的上升沿信号S20-1。
而且，通过下降沿检测电路24从锁存电路22的输出信号S22中检测出下降沿，利用RS-FF26及OR门电路28从该检测出的下降沿信号S24中检测出边沿检测信号S20中的下降沿信号S20-2。在上升沿信号S20-1为H电平时，从下降沿检测电路24输出的下降沿信号S24成为L电平，从而边沿检测功能变为禁止状态。
同样地，在下降沿信号S20-2为H电平时，从上升沿检测电路23输出的上升沿信号S23成为L电平，从而边沿检测功能变为禁止状态。
脉冲发生装置30包括求出比较信号S3和上升沿信号S20-1的逻辑或后输出输出信号S31的2输入OR门电路31，以及求出输出信号S31和下降沿信号S20-2的反转信号的逻辑或后输出PWM信号S30的2输入AND门电路32。
图3中的(A)、(B)是表示图1中的峰谷信号发生装置10的一个例子的结构图。该图中的(A)为峰谷信号发生装置10的整体结构图，而该图中的(B)为(A)中比较电路11-1的结构图。
如图3中的(A)图所示，峰谷信号发生装置10包括比较载波信号S2和该载波信号S2的波谷值S2b后输出一致信号S11-1的比较电路11-1；比较载波信号S2和该载波信号S2的波峰值S2a后输出一致信号S11-2的比较电路11-2；求出一致信号S11-1和S11-2的逻辑或后输出峰谷信号S10的2输入OR门电路13。其中比较电路11-1和比较电路11-2具有相同的电路结构。
如图3中(B)图所示，比较电路11-1包括用以比较多位(例如4位)载波信号S2(S2-1～S2-4)和该载波信号S2的内部多位(例如4位)波谷信号S2b(S2b-1～S2b-4)的各个位的4个同或门电路(ExclusiveNOR，以下称为“EXNOR门电路”)11a～11d，以及连接在其输出端上用以输出一致信号S11-1的4输入AND门电路11e。
在该比较电路11-1中，只有在4位载波信号S2-1～S2-4和4位波谷信号S2b-1～S2b-4的所有位都一致时，所输出的一致信号S11-1才变为H电平。
(第一实施例的动作)图4是表示图1中的动作波形的时序图。
首先，在时刻t1，作为控制信号S1与载波信号S2的大小比较结果，在从数字比较器3输出的比较信号S3从H电平变为L电平时，在PWM信号S30从H电平变为L电平的同时，边沿检测装置20检测其变化，边沿检测信号S20从L电平变为H电平。
利用该边沿检测信号S20，边沿检测装置20的边沿检测功能成为禁止状态，在之后的时刻t2、t3，即便从数字比较器3输出的比较信号S3发生了变化，PWM信号S30也保持在L电平。
在时刻t4，若载波信号S2达到三角波的波峰，则从峰谷信号发生装置10输出在载波信号S2到达三角波的波峰或波谷时才输出的峰谷信号S10，边沿检测装置20的边沿检测功能禁止状态被解除，从该边沿检测装置20输出的边沿检测信号S20从H电平变化为L电平。
在时刻t5，若从数字比较器3输出的比较信号S3从L电平变化为H电平，则在PWM信号S30从L电平变化为H电平的同时，利用边沿检测装置检测该变化，从该边沿检测装置20输出的边沿检测信号S20从L电平变化为H电平。
之后同样地，通过利用该边沿检测信号S20使边沿检测装置20的边沿检测功能变为禁止状态，即便在时刻t6、t7，从数字比较器3输出的比较信号S3发生了变化，PWM信号S30也保持在H电平。
然后在时刻t8，若载波信号S2到达三角波的波谷，则从峰谷信号发生装置10输出在载波信号S2到达三角波的波峰或波谷时才输出的峰谷信号S10，边沿检测装置20的边沿检测功能禁止状态被解除，从该边沿检测装置20输出的边沿检测信号S20从H电平变化为L电平。
(第一实施例的效果)依据本发明的第一实施例，通过边沿检测装置20检测从数字比较器3输出的比较信号S3的变化，利用从边沿检测装置20输出的边沿检测信号S20，禁止边沿检测装置20的边沿检测功能，通过在载波信号S2到达三角波的波峰或波谷时输出的峰谷信号S10而解除对边沿检测功能的禁止，从而输出PWM信号S30，由此能够得到与防止产生多余脉冲的现有手段相同的效果。
由此，即便没有上升下降信号发生装置和一致装置，也能够实现与现有技术相同的技术效果。而且，由于原样使用了现有的第一PWM装置中的控制信号发生装置、载波发生装置及数字比较器，从而简化了电路结构。
(第二实施例)(第二实施例的结构)图5是表示本发明第二实施例的PWM装置的结构图，其中与表示第一实施例的图1共有的元件被赋予相同的附图标记。
在本发明第二实施例的PWM装置中，向第一实施例中的PWM装置中追加了脉冲控制功能选择用标志41，利用该标志41的输出信号S41来切换选择装置(例如选择器)42，成为可选择脉冲控制功能的结构。
标志41例如通过用以将脉冲控制功能设定为有效或无效的寄存器而构成，成为通过利用微型计算机等的指令而将该寄存器设置为“1”或复位为“0”来选择使脉冲控制功能有效还是无效的结构。
其它结构与第一实施例相同。
(第二实施例的动作)
在脉冲控制功能选择用标志41选择脉冲控制功能有效的情况下，进行与第一实施例相同的动作。在标志41选择脉冲控制功能无效的情况下，从数字比较器3输出的比较信号S3成为PWM信号S30。
(第二实施例的效果)依据本发明的第二实施例，通过设置脉冲控制功能选择用标志41和选择器42，能够选择使防止产生多余脉冲的功能有效或无效。
由此，可以没有使防止产生多余脉冲的功能总是有效的限制(例如，在需要产生第二个脉冲之后的脉冲等情况下无法进行所期望的脉宽调制这样的限制等)，扩大了PWM装置的适用范围(例如，在需要产生第二个脉冲之后的脉冲等情况下，使该功能无效，并通过软件等的控制而使脉宽调制成为可能)。
须指出的是，本发明并不仅限于上述第一实施例和第二实施例，例如，峰谷信号发生装置10、边沿检测装置20、及脉冲发生装置30也可以变更为图示以外的其他电路结构。
产业上的可利用性依据本发明，由于构成为通过边沿检测装置检测从比较装置输出的比较信号的变化，利用从边沿检测装置输出的边沿检测信号，禁止边沿检测装置的边沿检测功能，通过在载波信号到达三角波的波峰或波谷时输出的峰谷信号而解除对边沿检测功能的禁止，从而输出PWM信号，由此能够防止多余脉冲的发生。
而且，由于原样使用了现有的PWM装置中的控制信号发生装置、载波发生装置及比较装置，从而简化了电路结构。
另外，依据本发明，由于设置了选择装置，从而能够选择使防止产生多余脉冲的功能有效或无效。
由此，可以没有使防止产生多余脉冲的功能总是有效这样的限制，而扩大了PWM装置的适用范围。例如，可以没有在需要产生第二个脉冲之后的脉冲等情况下无法进行所期望的脉宽调制这样的限制等，而在需要产生第二个脉冲之后的脉冲等情况下，使该功能无效，并通过软件等的控制而使脉宽调制成为可能。
权利要求
1.一种脉宽调制装置，包括控制信号发生装置，产生阶梯状的控制信号；载波发生装置，产生用于对上述控制信号进行脉宽调制的三角波载波信号；比较装置，比较上述控制信号和上述载波信号并输出比较信号；峰谷信号发生装置，在上述载波信号到达上述三角波的波峰或波谷时产生峰谷信号；边沿检测装置，输入上述比较信号和上述峰谷信号，具有检测上述比较信号的变化后生成边沿检测信号的边沿检测功能，通过根据上述边沿检测信号禁止边沿检测功能、利用上述峰谷信号解除对上述边沿检测功能的禁止来输出上述边沿检测信号；以及脉冲发生装置，根据上述比较信号、上述边沿检测信号以及上述峰谷信号，输出利用上述载波信号对上述控制信号进行脉宽调制后的脉宽调制信号。
2.如权利要求1所述的脉宽调制装置，其特征在于上述比较装置被构成为数字比较器。
3.如权利要求1或2所述的脉宽调制装置，其特征在于设置有用于选择上述脉宽调制信号的输出有效/无效的选择装置。
4.如权利要求3所述的脉宽调制装置，其特征在于上述选择装置连接在上述脉冲发生装置的输出侧，构成为根据脉冲控制功能选择信号来切换上述脉宽调制信号的输出有效/无效的选择器。
全文摘要
一种脉宽调制装置，通过数字比较器(3)比较从控制信号发生装置(1)产生的阶梯状控制信号(S1)和从载波发生装置(2)产生的三角波载波信号(S2)，并将该比较信号(S3)提供给边沿检测装置(20)。从峰谷信号发生装置(10)产生的峰谷信号(S10)也被提供给边沿检测装置(20)。边沿检测装置(20)句检测比较信号(S3)的变化后生成边沿检测信号(S20)的边沿检测功能。通过根据边沿检测信号(S20)禁止该边沿检测功能、利用上述峰谷信号(S10)解除对上述边沿检测功能的禁止来输出边沿检测信号(S20)。根据比较信号(S3)、边沿检测信号(S20)和峰谷信号(S10)，从脉冲发生装置(30)输出PWM信号(S30)。
文档编号H03K7/08GK101091315SQ200680001193
公开日2007年12月19日 申请日期2006年12月26日 优先权日2006年1月5日
发明者杨重山, 尾崎裕史, 田中弘行 申请人:株式会社东芝