(57)【要約】 【課題】  記憶手段（１１、１２）にわずかなデータ量を記憶するだけで、単位パルス信号毎にデューティー比を異ならせ、かつ全体の長さが異なる複数のパルス幅変調信号を生成可能なパルス幅変調信号生成装置とその生成方法を提供する。【解決手段】  初期デューティ比と、デューディ変化率と、１フェーズを構成する単位パルス信号数の３種類の各変数について記憶手段（１１、１２）に記憶した複数の設定値から、選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択単位パルス信号数を読みだし、これらの選択値から１フェーズを構成する全ての単位パルス信号のデューティ比を表し、デューティ比が決定された各単位パルス信号を連続させてパルス幅変調信号を生成する。【選択図】  図４
2006174017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レベルと第１レベルに連続する第２レベルからなる単位パルス信号の周期を固定周期Ｔｃとし、デューティ比を所定のデューティ変化率で変化させながら複数の単位パルス信号を連続させたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成装置であって、
パルス幅変調信号の１フェーズを特定する初期デューティ比と、デューティ変化率と、１フェーズを構成する単位パルス信号数とについて、それぞれ複数のデータが記憶された記憶手段と、
パルス幅変調信号を生成する際に、記憶手段に記憶された複数のデータから、生成する１フェーズについて選択した選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択単位パルス信号数を読み出すデータ読み込み手段と、
固定周期Ｔｃを繰り返し計時する周期タイマと、
１番目の単位パルス信号では、選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号では、直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算し、加算若しくは減算して得たデューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、各単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する演算手段と、
周期タイマが固定周期Ｔｃの計時を開始する毎に、第１レベル生成期間Ｔ１の計時を開始するＰＷＭタイマと、
パルス幅変調信号の信号レベルを、周期タイマが固定周期Ｔｃの計時を開始する際に第１レベルとし、ＰＷＭタイマが第１レベル生成期間Ｔ１を計時した際に、第１レベルを第２レベルとし、周期タイマが固定周期Ｔｃを計時するまで第２レベルとし単位パルス信号を生成する信号生成手段とを備え、
信号生成手段で、選択単位パルス信号数の単位パルス信号を連続生成し、１フェーズのパルス幅変調信号を生成することを特徴とするパルス幅変調信号生成装置。
【請求項２】
データ読み込み手段は、複数のフェーズ毎に、各フェーズについて選択した選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択単位パルス信号数を読み出し、信号生成手段で、フェーズ毎のパルス幅変調信号を連続生成することを特徴とする請求項１に記載のパルス幅変調信号生成装置。
【請求項３】
１フェーズを構成する単位パルス信号数について記憶手段に記憶されるＮ種類（Ｎは、２以上の正の正数）の複数のデータは、それぞれｘを正の整数、ａを１以上の正数とし、
【数１】
2006174017.tif 000012
で表される指数関数のＦ（ｘ）に近似する正の整数であって、Ｎ種類の複数のデータを最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、ｎ番目（ｎは、２以上の正の整数）のデータＫ（ｎ）と、ｎ−１番目のデータＫ（ｎ−１）との差ｄ（ｎ）が、ｎ−１番目以下のいずれかのデータで表されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のパルス幅変調信号生成装置。
【請求項４】
ａが１．３２１２７９であることを特徴とする請求項３に記載のパルス幅変調信号生成装置。
【請求項５】
第１レベルと第１レベルに連続する第２レベルからなる単位パルス信号の周期を固定周期Ｔｃとし、デューティ比を所定のデューティ変化率で変化させながら複数の単位パルス信号を連続させたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号の生成方法であって、
パルス幅変調信号の１フェーズを特定する初期デューティ比と、デューティ変化率と、１フェーズを構成する単位パルス信号数とについて、それぞれ複数のデータが記憶された記憶手段から、生成する１フェーズについて選択した選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択単位パルス信号数を読み出す第１ステップと、
選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、１番目の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する第２ステップと、
固定周期Ｔｃの開始後、第１レベル生成期間Ｔ１を第１レベルとし、固定周期Ｔｃの残る期間を第２レベルとし、単位パルス信号を生成する第３ステップと、
直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算し、加算若しくは減算して得たデューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する第４ステップとからなり、
第１ステップと第２ステップを実行した後、第３ステップと第４ステップを交互に実行する信号生成ステップを、選択単位パルス信号数に相当する回数連続して繰り返し、１フェーズのパルス幅変調信号を生成することを特徴とするパルス幅変調信号の生成方法。
【請求項６】
１フェーズを構成する単位パルス信号数について記憶手段に記憶されるＮ種類（Ｎは、２以上の正の正数）の複数のデータは、それぞれｘを正の整数、ａを１以上の正数とし、
【数２】
2006174017.tif 000013
で表される指数関数のＦ（ｘ）に近似する正の整数であって、Ｎ種類の複数のデータを最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、ｎ番目（ｎは、２以上の正の整数）のデータＫ（ｎ）と、ｎ−１番目のデータＫ（ｎ−１）との差ｄ（ｎ）が、ｎ−１番目以下のいずれかのデータで表されることを特徴とする請求項５に記載のパルス幅変調信号の生成方法。
【請求項７】
信号生成ステップを、選択単位パルス信号数に相当する回数連続して繰り返す行程は、
信号生成ステップをＫ（１）回実行するサブルーチンをＫ（１）サブルーチンと、選択単位パルス信号数がＫ（ｎ）である飛び先のサブルーチンをＫ（ｎ）サブルーチンとして、Ｋ（１）サブルーチンの実行フローの上流にＫ（ｎ）サブルーチンをｎが２からＮまで順に重ね、
ｄ（ｎ）がＫ（１）である場合に、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先を、Ｋ（１）サブルーチンとし、
ｄ（ｎ）がＫ（１）以外の整数である場合に、ｄ（ｎ）がＫ（ｎ’）となるｎ’から、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先を、選択単位パルス信号数をｄ（ｎ）としたときの飛び先であるＫ（ｎ’）サブルーチンとし、
飛び先のＫ（ｎ’）サブルーチンで、ｎ’をｎとして同様に飛び先のサブルーチンを決定し、ｄ（ｎ）がＫ（１）となり飛び先がＫ（１）サブルーチンとなるまで繰り返すことを特徴とする請求項６に記載のパルス幅変調信号の生成方法。
【請求項８】
第１レベルと第１レベルに連続する第２レベルからなる単位パルス信号の周期を固定周期Ｔｃとし、デューティ比を所定のデューティ変化率で変化させながら複数の単位パルス信号を連続させたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号の生成方法であって、
パルス幅変調信号の１フェーズを特定する初期デューティ比と、デューティ変化率と、前後で連続する一対の単位パルス信号からなるユニット信号の１フェーズを構成するユニット数とについて、それぞれ複数のデータが記憶された記憶手段から、生成する１フェーズについて選択した選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択ユニット数を読み出す第１ステップと、
選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、１番目の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する第２ステップと、
固定周期Ｔｃの開始後、第１レベル生成期間Ｔ１を第１レベルとし、固定周期Ｔｃの残る期間を第２レベルとし、単位パルス信号を生成する第３ステップと、
直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算し、加算若しくは減算して得たデューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する第４ステップとからなり、
第１ステップと第２ステップを実行した後、第３ステップと第４ステップを交互に２回実行し、ユニット信号を生成する信号生成ステップを、選択ユニット数に相当する回数連続して繰り返し、１フェーズのパルス幅変調信号を生成することを特徴とするパルス幅変調信号の生成方法。
【請求項９】
１フェーズを構成するユニット数について記憶手段に記憶されるＮ種類（Ｎは、２以上の正の正数）の複数のデータは、それぞれｘを正の整数、ａを１以上の正数とし、
【数３】
2006174017.tif 000014
で表される指数関数のＦ（ｘ）に近似する正の整数であって、Ｎ種類の複数のデータを最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、ｎ番目（ｎは、２以上の正の整数）のデータＫ（ｎ）と、ｎ−１番目のデータＫ（ｎ−１）との差ｄ（ｎ）が、ｎ−１番目以下のいずれかのデータで表されることを特徴とする請求項８に記載のパルス幅変調信号の生成方法。
【請求項１０】
信号生成ステップを、選択ユニット数に相当する回数連続して繰り返す工程は、
信号生成ステップをＫ（１）回実行するサブルーチンをＫ（１）サブルーチンと、選択ユニット数がＫ（ｎ）である飛び先のサブルーチンをＫ（ｎ）サブルーチンとして、Ｋ（１）サブルーチンの実行フローの上流にＫ（ｎ）サブルーチンをｎが２からＮまで順に重ね、
ｄ（ｎ）がＫ（１）である場合に、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先を、Ｋ（１）サブルーチンとし、
ｄ（ｎ）がＫ（１）以外の整数である場合に、ｄ（ｎ）がＫ（ｎ’）となるｎ’から、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先を、選択ユニット数をｄ（ｎ）としたときの飛び先であるＫ（ｎ’）サブルーチンとし、
飛び先のＫ（ｎ’）サブルーチンで、ｎ’をｎとして同様に飛び先のサブルーチンを決定し、ｄ（ｎ）がＫ（１）となり飛び先がＫ（１）サブルーチンとなるまで繰り返すことを特徴とする請求項９に記載のパルス幅変調信号の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷の動作をパルス幅を変化させて制御する制御信号として用いられるパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成装置とその生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイル、モーターなどの負荷の動作を制御する場合には、負荷にスイッチング素子を直列に接続し、このスイッチング素子を、デューティー比を変化させたパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号という）でオンオフ制御することにより、負荷に流れる電流を制御している。
【０００３】
図１２は、このように制御信号として用いられるＰＷＭ信号を生成し、負荷に対して出力する従来のパルス幅変調信号生成装置１００を示すブロック図である（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４５０３３号公報（第２頁、図８）
【０００５】
図１２において、モータ、ソレノイドなどの負荷１０１は、出力回路１０２を介して、マイクロコントローラ１０３から出力されるＰＷＭ信号によりその動作が制御される。マイクロコントローラ１０３は、入力装置１０４から入力信号を入力し、入力信号をもとにデューティ比を変化させた図１３に示すＰＷＭ信号を出力回路１０２へ出力するＣＰＵ１０３ａと、ＣＰＵ１０３ａに割り込み要求を発生するタイマ／カウンタ１０３ｂが設けられている。
【０００６】
ＣＰＵ１０３ａは、図１３に示す固定周期Ｔｃで、ＰＷＭ信号のレベルをＨＩＧＨレベルとするとともに、入力装置１０４から入力される入力信号のレベルを、ＰＷＭ信号のパルス幅に換算し、ソフトウエアカウンタのカウンタ値（Ｓ値）がその換算値（Ｔ１）を越えたときに、ＰＷＭ信号のレベルをＬＯＷレベルとする。
【０００７】
ソフトウエアカウンタのカウンタ値（Ｓ値）は、タイマ／カウンタ１０３ｂでセットされる割り込み周期（ＴＣ値）毎にインクリメントされ、その都度、ＣＰＵ１０３ａに割り込みがかかり、経過時間とともに増加するカウンタ値（Ｓ値）と換算値（Ｔ１）が比較されるので、割り込み周期（ＴＣ値）の分解能で入力信号のレベルに応じたパルス幅のＰＷＭ信号を生成できる。つまり、図１３のＰＷＭ信号において、パルス幅Ｔ１は、固定周期Ｔｃの単位パルス信号毎に入力信号のレベルに応じて決定され、固定周期Ｔｃに対するパルス幅Ｔ１の比であるデューティー比は、マイクロコントローラ１０３により０％から１００％の間で単位パルス信号毎に可変制御される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この従来のパルス幅変調信号生成装置１００においては、負荷１０１の動作を監視し、その動作状態に応じたＰＷＭ信号によって負荷１０１をフィードバック制御する場合に、入力装置１０４を負荷１０１側へ接続し、負荷１０１に流れる電流値から入力信号のレベルを設定しＰＷＭ信号を生成するが、ＰＷＭ信号のデューティ比が負荷１０１に流れる電流値に反映され、また、負荷１０１に流れる電流値を検出してから、その電流値に応じたデューティ比の単位パルス信号を生成する間には、少なくとも固定周期Ｔｃ以上の時間を要し、応答性に限界があることから、負荷１０１の動作を正確に制御することができなかった。
【０００９】
一方で、負荷１０１の動作パターンを数種類設定し、負荷１０１の動作状態に応じて、いずれかの動作パターンを行うようにＰＷＭ信号を用いてシーケンス制御したり、若しくは全くフィードバック制御を行わずに、負荷１０１の全ての動作をＰＷＭ信号を用いてシーケンス制御する方法が提案され、これらの制御方法では、入力装置１０４において、そのシーケンスに応じた入力信号を新たに生成するために、入力信号を生成する信号変調データを記憶する記憶手段が必要となる。
【００１０】
しかしながら、単位パルス信号の固定周期Ｔｃが数１０μｓｅｃ程度の短い周期であると、単位パルス信号毎にデューティー比を異ならせる変調データを用いて負荷１０１に対する一連の制御周期のＰＷＭ信号を生成する場合に、膨大な変調データを記憶手段に記憶させておく必要があり、大容量の記憶手段を設ける必要がある。特に、０％から１００％までの幅広い範囲でデューティ比が変化するＰＷＭ信号を生成する場合には、多数のビット数でデューティ比を表す必要があり、記憶すべき変調データのデータ量は更に増加するものであった。
【００１１】
更に、異なる動作パターンで負荷１０１をシーケンス制御する場合には、その制御内容に応じて、それぞれの信号変調データを作成し記憶手段に記憶させておく必要があり、動作パターンの制御周期を異ならせるだけでも、別の変調データを記憶させる必要があった。
【００１２】
以上のことから、記憶手段に記憶された変調データでＰＷＭ信号を生成し、負荷を制御する場合には、記憶手段の記憶容量により負荷の制御内容や制御パターンの種類が制約され、自由に負荷を制御することができなかった。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、記憶手段にわずかなデータ量を記憶するだけで、単位パルス信号毎にデューティー比を異ならせ、かつ全体の長さが異なる複数のＰＷＭ信号を生成可能なパルス幅変調信号生成装置とその生成方法を提供することを目的とする。
【００１４】
また、固定周期Ｔｃが短い時間であっても、単位パルス信号毎に変調したパルス幅変調信号を生成可能なパルス幅変調信号生成装置とその生成方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、少ないデータ数で、全体の長さが大きく異なる複数のＰＷＭ信号を生成可能なパルス幅変調信号生成装置とその生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するため、請求項１のパルス幅変調信号生成装置は、第１レベルと第１レベルに連続する第２レベルからなる単位パルス信号の周期を固定周期Ｔｃとし、デューティ比を所定のデューティ変化率で変化させながら複数の単位パルス信号を連続させたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成装置であって、パルス幅変調信号の１フェーズを特定する初期デューティ比と、デューティ変化率と、１フェーズを構成する単位パルス信号数とについて、それぞれ複数のデータが記憶された記憶手段と、パルス幅変調信号を生成する際に、記憶手段に記憶された複数のデータから、生成する１フェーズについて選択した選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択単位パルス信号数を読み出すデータ読み込み手段と、固定周期Ｔｃを繰り返し計時する周期タイマと、１番目の単位パルス信号では、選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号では、直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算し、加算若しくは減算して得たデューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、各単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する演算手段と、周期タイマが固定周期Ｔｃの計時を開始する毎に、第１レベル生成期間Ｔ１の計時を開始するＰＷＭタイマと、パルス幅変調信号の信号レベルを、周期タイマが固定周期Ｔｃの計時を開始する際に第１レベルとし、ＰＷＭタイマが第１レベル生成期間Ｔ１を計時した際に、第１レベルを第２レベルとし、周期タイマが固定周期Ｔｃを計時するまで第２レベルとし単位パルス信号を生成する信号生成手段とを備え、
信号生成手段で、選択単位パルス信号数の単位パルス信号を連続生成し、１フェーズのパルス幅変調信号を生成することを特徴とする。
【００１７】
１番目の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１は、選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１は、直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算した値に固定周期Ｔｃを乗じて、それぞれ得られる。信号生成手段は、周期タイマが固定周期Ｔｃの計時を開始する際に第１レベルとし、ＰＷＭタイマが第１レベル生成期間Ｔ１を計時した際に、パルス幅変調信号の信号レベルを、第１レベルを第２レベルとするので、固定周期Ｔｃ毎に、選択初期デューティ比と選択デューティ変化率で定められるデューティ比の単位パルス信号が連続して生成される。
【００１８】
パルス幅変調信号の１フェーズの長さは、１フェーズを構成する選択単位パルス信号数に固定周期Ｔｃを乗じて得られる。
【００１９】
各単位パルス信号のデューティ比は、一定の選択デューティ変化率で増減するので、読み出す選択単位パルス信号数と選択デューティ変化率により、パルス幅変調信号に含まれる最大のデューティ比と最小のデューティ比が決定される。
【００２０】
請求項２のパルス幅変調信号生成装置は、データ読み込み手段は、複数のフェーズ毎に、各フェーズについて選択した選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択単位パルス信号数を読み出し、信号生成手段で、フェーズ毎のパルス幅変調信号を連続生成することを特徴とする。
【００２１】
１種類の選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択単位パルス信号数からは生成できないパルス幅変調信号が、フェーズ毎に生成されるパルス幅変調信号を連続させることにより生成される。
【００２２】
請求項３のパルス幅変調信号生成装置は、１フェーズを構成する単位パルス信号数について記憶手段に記憶されるＮ種類（Ｎは、２以上の正の正数）の複数のデータが、それぞれｘを正の整数、ａを１以上の正数とし、
【００２３】
【数１】
2006174017.tif 000003
【００２４】
で表される指数関数のＦ（ｘ）に近似する正の整数であって、Ｎ種類の複数のデータを最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、ｎ番目（ｎは、２以上の正の整数）のデータＫ（ｎ）と、ｎ−１番目のデータＫ（ｎ−１）との差ｄ（ｎ）が、ｎ−１番目以下のいずれかのデータで表されることを特徴とする。
【００２５】
１フェーズを構成する単位パルス信号数について記憶手段に記憶される複数のデータは、それぞれ指数関数に近似する整数であるので、複数のデータをその値で並び替えたときに、小さい値のデータ間は間隔をあけず、大きい値はデータ間の連続性を保ちつつ大きく変化させた値とすることができる。
【００２６】
１フェーズを構成する単位パルス信号数について記憶手段に記憶される複数のデータは、最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、２番目以降の任意のデータＫ（ｎ）が、そのデータより小さい２つのデータの和（Ｋ（ｎ−１）＋ｄ（ｎ））で表される。従って、記憶される複数のデータで少なくとも最小値ではない選択単位パルス信号数を読み出して１フエーズのパルス幅変調信号を生成する際には、その選択単位パルス信号数のみが異なる他のパルス幅変調信号の生成工程を利用して生成することができる。
【００２７】
請求項４のパルス幅変調信号生成装置は、ａが１．３２１２７９であることを特徴とする。
【００２８】
【数２】
2006174017.tif 000004
【００２９】
で表される指数関数のＦ（ｘ）の底ａが１．３２１２７９であるので、正の整数に近似した１から１１４のデータを、１フェーズを構成する単位パルス信号数として記憶手段に記憶する１６種類の設定値とすることができる。
【００３０】
請求項５のパルス幅変調信号の生成方法は、第１レベルと第１レベルに連続する第２レベルからなる単位パルス信号の周期を固定周期Ｔｃとし、デューティ比を所定のデューティ変化率で変化させながら複数の単位パルス信号を連続させたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号の生成方法であって、パルス幅変調信号の１フェーズを特定する初期デューティ比と、デューティ変化率と、１フェーズを構成する単位パルス信号数とについて、それぞれ複数のデータが記憶された記憶手段から、生成する１フェーズについて選択した選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択単位パルス信号数を読み出す第１ステップと、選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、１番目の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する第２ステップと、固定周期Ｔｃの開始後、第１レベル生成期間Ｔ１を第１レベルとし、固定周期Ｔｃの残る期間を第２レベルとし、単位パルス信号を生成する第３ステップと、直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算し、加算若しくは減算して得たデューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する第４ステップとからなり、第１ステップと第２ステップを実行した後、第３ステップと第４ステップを交互に実行する信号生成ステップを、選択単位パルス信号数に相当する回数連続して繰り返し、１フェーズのパルス幅変調信号を生成することを特徴とする。
【００３１】
１番目の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１は、選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１は、直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算した値に固定周期Ｔｃを乗じて、それぞれ、第２ステップと第４ステップで演算される。
【００３２】
第３ステップでは、演算した第１レベル生成期間Ｔ１を第１レベルとし、固定周期Ｔｃの残る期間を第２レベルとする１番目の単位パルス信号が生成するので、第１ステップと２ステップを実行した後、第３ステップと第４ステップを選択単位パルス信号数に相当する回数連続して繰り返すことにより、１フェーズのパルス幅変調信号が生成される。
【００３３】
請求項６のパルス幅変調信号の生成方法は、１フェーズを構成する単位パルス信号数について記憶手段に記憶されるＮ種類（Ｎは、２以上の正の正数）の複数のデータは、それぞれｘを正の整数、ａを１以上の正数とし、
【００３４】
【数３】
2006174017.tif 000005
【００３５】
で表される指数関数のＦ（ｘ）に近似する正の整数であって、Ｎ種類の複数のデータを最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、ｎ番目（ｎは、２以上の正の整数）のデータＫ（ｎ）と、ｎ−１番目のデータＫ（ｎ−１）との差ｄ（ｎ）が、ｎ−１番目以下のいずれかのデータで表されることを特徴とする。
【００３６】
１フェーズを構成する単位パルス信号数について記憶手段に記憶される複数のデータは、最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、２番目以降の任意のデータＫ（ｎ）が、そのデータより小さい２つのデータの和（Ｋ（ｎ−１）＋ｄ（ｎ））で表される。従って、第３ステップと第４ステップを交互に繰り返す信号生成ステップは、読み出した選択単位パルス信号数が異なるものであっても、他の繰り返し工程を利用できる。  
【００３７】
請求項７のパルス幅変調信号の生成方法は、信号生成ステップを、選択単位パルス信号数に相当する回数連続して繰り返す行程は、信号生成ステップをＫ（１）回実行するサブルーチンをＫ（１）サブルーチンと、選択単位パルス信号数がＫ（ｎ）である飛び先のサブルーチンをＫ（ｎ）サブルーチンとして、Ｋ（１）サブルーチンの実行フローの上流にＫ（ｎ）サブルーチンをｎが２からＮまで順に重ね、ｄ（ｎ）がＫ（１）である場合に、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先を、Ｋ（１）サブルーチンとし、ｄ（ｎ）がＫ（１）以外の整数である場合に、ｄ（ｎ）がＫ（ｎ’）となるｎ’から、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先を、選択単位パルス信号数をｄ（ｎ）としたときの飛び先であるＫ（ｎ’）サブルーチンとし、飛び先のＫ（ｎ’）サブルーチンで、ｎ’をｎとして同様に飛び先のサブルーチンを決定し、ｄ（ｎ）がＫ（１）となり飛び先がＫ（１）サブルーチンとなるまで繰り返すことを特徴とする。
【００３８】
選択単位パルス信号数がＫ（ｎ）である場合の飛び先であるＫ（ｎ）サブルーチンは、ｄ（ｎ）がＫ（１）である場合に、Ｋ（１）サブルーチンで信号生成ステップをＫ（１）回実行し、ｄ（ｎ）がＫ（１）以外の整数である場合に、ｄ（ｎ）がＫ（ｎ’）となるｎ’から、選択単位パルス信号数をｄ（ｎ）としたときの飛び先であるＫ（ｎ’）サブルーチンに飛び、Ｋ（ｎ’）サブルーチンでｎ’をｎとして同様に飛び先を決定し、飛び先がＫ（１）サブルーチンとなり、信号生成ステップをＫ（１）回実行するまで繰り返す。
【００３９】
これにより、Ｋ（ｎ）サブルーチンでは、Ｋ（ｎ）−Ｋ（ｎ−１）の差であるｄ（ｎ）回の信号生成ステップが飛び先のサブルーチンで実行され、その後の実行フローの下流のＫ（ｎ−１）サブルーチンに移る。
【００４０】
Ｋ（ｎ−１）サブルーチンは、同様にその飛び先のサブルーチンでｄ（ｎ−１）回の信号生成ステップを実行した後、更に実行フローの下流のサブルーチンへと移り、同様にして実行フローの最下流であるＫ（１）サブルーチンで信号生成ステップを１回実行し、実行フローが終了する。
【００４１】
従って最初の飛び先をＫ（ｎ）サブルーチンとすると、実行フローの全体で、
【００４２】
【数４】
2006174017.tif 000006
【００４３】
の回数、すなわち、Ｋ（ｎ）回の信号生成ステップが実行される。
【００４４】
請求項８のパルス幅変調信号の生成方法は、第１レベルと第１レベルに連続する第２レベルからなる単位パルス信号の周期を固定周期Ｔｃとし、デューティ比を所定のデューティ変化率で変化させながら複数の単位パルス信号を連続させたパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号の生成方法であって、パルス幅変調信号の１フェーズを特定する初期デューティ比と、デューティ変化率と、前後で連続する一対の単位パルス信号からなるユニット信号の１フェーズを構成するユニット数とについて、それぞれ複数のデータが記憶された記憶手段から、生成する１フェーズについて選択した選択初期デューティ比と、選択デューティ変化率と、選択ユニット数を読み出す第１ステップと、選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、１番目の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する第２ステップと、固定周期Ｔｃの開始後、第１レベル生成期間Ｔ１を第１レベルとし、固定周期Ｔｃの残る期間を第２レベルとし、単位パルス信号を生成する第３ステップと、直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算し、加算若しくは減算して得たデューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１を演算する第４ステップとからなり、第１ステップと第２ステップを実行した後、第３ステップと第４ステップを交互に２回実行し、ユニット信号を生成する信号生成ステップを、選択ユニット数に相当する回数連続して繰り返し、１フェーズのパルス幅変調信号を生成することを特徴とする。
【００４５】
１番目の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１は、選択初期デューティ比に固定周期Ｔｃを乗じ、２番目以降の単位パルス信号の第１レベル生成期間Ｔ１は、直前の単位パルス信号のデューティ比に選択デューティ変化率を加算若しくは減算した値に固定周期Ｔｃを乗じて、それぞれ、第２ステップと第４ステップで演算される。
【００４６】
第３ステップでは、演算した第１レベル生成期間Ｔ１を第１レベルとし、固定周期Ｔｃの残る期間を第２レベルとする１番目の単位パルス信号が生成するので、第１ステップと２ステップを実行した後、第３ステップと第４ステップを選択ユニット数に相当する回数連続して繰り返すことにより、１フェーズのパルス幅変調信号が生成される。
【００４７】
請求項９のパルス幅変調信号の生成方法は、１フェーズを構成するユニット数について記憶手段に記憶されるＮ種類（Ｎは、２以上の正の正数）の複数のデータは、それぞれｘを正の整数、ａを１以上の正数とし、
【００４８】
【数５】
2006174017.tif 000007
【００４９】
で表される指数関数のＦ（ｘ）に近似する正の整数であって、Ｎ種類の複数のデータを最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、ｎ番目（ｎは、２以上の正の整数）のデータＫ（ｎ）と、ｎ−１番目のデータＫ（ｎ−１）との差ｄ（ｎ）が、ｎ−１番目以下のいずれかのデータで表されることを特徴とする。
【００５０】
１フェーズを構成するユニット数について記憶手段に記憶される複数のデータは、最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（Ｎ）まで並び替えたときに、２番目以降の任意のデータＫ（ｎ）が、そのデータより小さい２つのデータの和（Ｋ（ｎ−１）＋ｄ（ｎ））で表される。従って、第３ステップと第４ステップを交互に繰り返す信号生成ステップは、読み出した選択ユニット数が異なるものであっても、他の繰り返し工程を利用できる。
【００５１】
請求項１０のパルス幅変調信号の生成方法は、信号生成ステップを、選択ユニット数に相当する回数連続して繰り返す工程は、信号生成ステップをＫ（１）回実行するサブルーチンをＫ（１）サブルーチンと、選択ユニット数がＫ（ｎ）である飛び先のサブルーチンをＫ（ｎ）サブルーチンとして、Ｋ（１）サブルーチンの実行フローの上流にＫ（ｎ）サブルーチンをｎが２からＮまで順に重ね、ｄ（ｎ）がＫ（１）である場合に、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先を、Ｋ（１）サブルーチンとし、ｄ（ｎ）がＫ（１）以外の整数である場合に、ｄ（ｎ）がＫ（ｎ’）となるｎ’から、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先を、選択ユニット数をｄ（ｎ）としたときの飛び先であるＫ（ｎ’）サブルーチンとし、飛び先のＫ（ｎ’）サブルーチンで、ｎ’をｎとして同様に飛び先のサブルーチンを決定し、ｄ（ｎ）がＫ（１）となり飛び先がＫ（１）サブルーチンとなるまで繰り返すことを特徴とする。
【００５２】
選択ユニット数がＫ（ｎ）である場合の飛び先であるＫ（ｎ）サブルーチンは、ｄ（ｎ）がＫ（１）である場合に、Ｋ（１）サブルーチンで信号生成ステップをＫ（１）回実行し、ｄ（ｎ）がＫ（１）以外の整数である場合に、ｄ（ｎ）がＫ（ｎ’）となるｎ’から、選択ユニット数をｄ（ｎ）としたときの飛び先であるＫ（ｎ’）サブルーチンに飛び、Ｋ（ｎ’）サブルーチンでｎ’をｎとして同様に飛び先を決定し、飛び先がＫ（１）サブルーチンとなり、信号生成ステップをＫ（１）回実行するまで繰り返す。
【００５３】
これにより、Ｋ（ｎ）サブルーチンでは、Ｋ（ｎ）−Ｋ（ｎ−１）の差であるｄ（ｎ）回の信号生成ステップが飛び先のサブルーチンで実行され、その後の実行フローの下流のＫ（ｎ−１）サブルーチンに移る。
【００５４】
Ｋ（ｎ−１）サブルーチンは、同様にその飛び先のサブルーチンでｄ（ｎ−１）回の信号生成ステップを実行した後、更に実行フローの下流のサブルーチンへと移り、同様にして最下流のＫ（１）サブルーチンで信号生成ステップを１回実行し、実行フローが終了する。
【００５５】
従って最初の飛び先をＫ（ｎ）サブルーチンとすると、実行フローの全体で、
【００５６】
【数６】
2006174017.tif 000008
【００５７】
の回数、すなわち、Ｋ（ｎ）回の信号生成ステップが実行される。
【発明の効果】
【００５８】
請求項１と請求項５の発明によれば、初期デューティ比と、デューディ変化率と、１フェーズを構成する単位パルス信号数の３種類の変数で、１フェーズを構成する全ての単位パルス信号のデューティ比を表すことができ、各変数についてのデータを記憶手段に記憶するだけで、他種類のパルス幅変調信号を選択して生成できる。
【００５９】
負荷をシーケンス制御する制御内容に合わせて、選択初期デューティ比と、選択デューディ変化率と、選択単位パルス信号数を記憶手段に記憶しておき、これらのデータを読み出して１フェーズのパルス制御信号を生成すれば、３種類のデータで種々の目的に沿ったシーケンス制御を実行できる。
【００６０】
１フェーズを構成する単位パルス信号数から、所望の選択単位パルス信号数を読み出すことにより、パルス幅変調信号の１フェーズの長さを、任意に選択できる。
【００６１】
選択初期デューティ比と選択単位パルス信号数と選択デューティ変化率との組み合わせで、パルス幅変調信号に含まれる最大のデューティ比と最小のデューティ比を任意に決定することができる。
【００６２】
これに加えて請求項２の発明によれば、初期デューティ比と、デューティ変化率と、１フェーズを構成する単位パルス信号数の少なくともいずれかを変化させたパルス幅変調信号が連続して生成される。
【００６３】
負荷をシーケンス制御する制御内容が複雑に変化する場合であっても、少なくとも制御内容の一部に一致する１フェーズのパルス幅変調制御信号は、記憶手段に記憶させる選択初期デューティ比と、選択デューディ変化率と、選択単位パルス信号数を読み出し生成することができるので、シーケンス制御の全体について、同様の方法で生成する複数フェーズのパルス幅制御信号を連続生成することにより、複雑なシーケンス制御を実行できる。
【００６４】
請求項３と請求項６の発明によれば、１フェーズを構成する単位パルス信号数、すなわち１フェーズの長さを、記憶手段に記憶する限られたデータ数で、少数とする場合には、きめ細かく、大きい数とする場合には、その変化が明確に判別できる程度に間隔をあけて効率的に設定できる。
【００６５】
また、選択単位パルス信号数を読み出して１フエーズのパルス幅変調信号を生成する工程の一部に、選択単位パルス信号数のみが異なる他のパルス幅変調信号の生成工程を利用できるので、全体の生成工程を大幅に簡略化できる。
【００６６】
これに加えて請求項４の発明によれば、１桁から３桁の互いに連続性のあるデータを、４ビットのデータで表し記憶手段に記憶させることかできる。
【００６７】
請求項７の発明によれば、最小値であるＫ（１）回のみ実際に信号ステップを繰り返して実行するＫ（１）サブルーチンを形成し、選択単位パルス信号数が他のＫ（ｎ）である場合の飛び先であるＫ（ｎ）サブルーチンは、その飛び先を定義し、Ｋ（ｎ）の順に実行フローの上流に定義するだけで、選択単位パルス信号数がＮ種類のいずれかのデータであっても、同一のプログラムで信号生成ステップを選択単位パルス信号数に相当する回数繰り返して実行させることができる。
【００６８】
請求項８の発明によれば、初期デューティ比と、デューディ変化率と、１フェーズを構成するユニット数の３種類の変数で、１フェーズを構成する全ての単位パルス信号のデューティ比を表すことができ、各変数についてのデータを記憶手段に記憶するだけで、他種類のパルス幅変調信号を選択して生成できる。
【００６９】
負荷をシーケンス制御する制御内容に合わせて、選択初期デューティ比と、選択デューディ変化率と、選択ユニット数を記憶手段に記憶しておき、これらのデータを読み出して１フェーズのパルス制御信号を生成すれば、３種類のデータで種々の目的のシーケンス制御を実行できる。
【００７０】
前後する一対の単位パルス幅変調信号をユニット信号とするので、１フェーズを構成する単位パルス信号数を、少ないビット数で表すユニット数として記憶手段に記憶することができる。
【００７１】
これに加えて請求項９の発明によれば、１フェーズを構成するユニット数を、記憶手段に記憶する限られたデータ数で、少数とする場合には、きめ細かく、大きい数とする場合には、その変化が明確に判別できる程度に間隔をあけて効率的に設定できる。
【００７２】
また、選択ユニット数を読み出して１フェーズのパルス幅変調信号を生成する工程の一部に、選択ユニット数のみが異なる他のパルス幅変調信号の生成工程を利用できるので、全体の生成工程を大幅に簡略化できる。
【００７３】
これに加えて請求項１０の発明によれば、選択ユニット数がＮ種類のいずれかのデータであっても、最小値であるＫ（１）回のみ実際に信号ステップを繰り返して実行するＫ（１）サブルーチンを形成し、選択ユニッ信号数が他のＫ（ｎ）である場合の飛び先であるＫ（ｎ）サブルーチンは、その飛び先を定義し、Ｋ（ｎ）の順に実行フローの上流に定義するだけで、信号生成ステップを選択ユニット数に相当する回数連続するプログラムを作成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
以下、本発明の一実施の形態に係るパルス幅変調信号生成装置１とパルス幅変調信号の生成方法を、図１乃至図１２の各図を用いて説明する。図１は、パルス幅変調信号生成装置に相当するコントローラ１と、コントローラ１により制御される波形整形回路２０を示すブロック図である。
【００７５】
コントローラ１は、ＰＷＭ端子からデューティ比を変化させたパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号という）を波形整形回路２０のＳＷ２とＳＷ４へ出力し、ＰＷＭ信号のレベル変化に応じてＳＷ２とＳＷ４を開閉制御することにより、それぞれ負荷となるコイル４及び放電抵抗８に流れる電流をデューティ比に応じて制御するもので、これにより波形整形回路２０の出力端子２ａ、２ｂ間に、この任意波形の出力電圧を形成するものである。
【００７６】
始めにこのＰＷＭ信号の用途を説明するため、波形波形整形回路２０の動作原理を、図１と対応する回路素子に同一番号を付した図２と図３で説明する。図２（ａ）（ｂ）は、出力端子２ａ、２ｂ間に上昇する傾きの出力電圧を形成する動作を説明する回路図、図３は、出力端子２ａ、２ｂ間に降下する傾きの出力電圧を形成する動作を説明する回路図である。
【００７７】
これらの回路図において、３は、例えば５Ｖ程度の直流電源を供給する低電圧直流電源、４は、インダクタとなるコイル、ＳＷ２は、コイル４とともに低電圧直流電源３に直列に接続される充電用スイッチである。また、充電用スイッチＳＷ２と並列に、直列に接続されたダイオード６とキャパシタとなるコンデンサ７が接続される。ダイオード６は、コイル４からコンデンサ７の方向を順方向とする逆流防止素子であり、コンデンサ７が充電された際に、その充電電圧によりコンデンサ７からコイル４へ放電電流が逆流しないようにするものである。
【００７８】
コンデンサ７の両端には、更に放電抵抗８と放電用スイッチＳＷ４が直列に接続され、コンデンサ７の両端が回路部品５に接続する出力端子２ａ、２ｂとなっている。
【００７９】
出力端子２ａ、２ｂ間に上昇する傾きの出力電圧を形成する際には、放電用スイッチＳＷ４は常に開放させる。この状態で、図２（ａ）に示すように、充電用スイッチＳＷ２を閉じると、コイル４を通して図中矢印で示す方向に電流が流れる。この電流は、充電用スイッチＳＷ２を閉じてからの時間とともに上昇する。
【００８０】
所定時間後に充電用スイッチＳＷ２を開き、コイル４に流れる電流を遮断すると、コイル４に電流を継続して流そうとする逆起電力が発生する。この逆起電力の電圧は、ダイオード６を介して接続され出力電圧により動作する回路部品５の図示しない内部抵抗に依存するが、定数とすれば、充電用スイッチＳＷ２を閉じてから開くまでのオン時間にほぼ比例する。一方、ダイオード６は、コイル４からコンデンサ７の方向を順方向とするので、図２（ｂ）に示す矢印方向に充電電流が流れ、コイル４に発生する逆起電力により、コンデンサ７と回路部品５の内部容量５ａが充電される。
【００８１】
その後、同様に充電用スイッチＳＷ２の開閉を繰り返すと、充電用スイッチＳＷ２を開きコイル４に流れる電流を遮断する毎に、コイル４に発生する逆起電力により、コンデンサ７と回路部品５の内部容量５ａが充電され、充電電圧はその直前の充電電位より更にこの逆起電力で上昇する。尚、充電用スイッチＳＷ２を閉じコイル４に電流が流れている間に、コンデンサ７と回路部品５の内部容量５ａから流れようとする放電電流は、ダイオード６で遮断されるので、その充電電圧は保たれる。
【００８２】
充電用スイッチＳＷ２を閉じた後開放させる一周期で、上昇する充電電圧は、その間の回路部品５の内部抵抗に流れる放電電流とすでに充電されている充電電圧を無視すれば、充電用スイッチＳＷ２を開放した際に発生する逆起電力にほぼ等しく、この逆起電力は、前述したように、充電用スイッチＳＷ２を閉じてから開くまでのオン時間にほぼ比例する。
【００８３】
すなわち、充電用スイッチＳＷ２を閉じた後開放させる一周期での充電電圧の上昇分は、充電用スイッチＳＷ２を閉じ操作するオン時間により定められ、これを繰り返すことにより、充電電圧の上昇する任意の傾きが得られ、また、この充電電圧は、低電圧直流電源３から昇圧した任意の電圧とすることができる。
【００８４】
従って、固定周期ＴｃのＰＷＭ信号を用いて充電用スイッチＳＷ２を開閉制御し、ＰＷＭ信号が第１レベルである期間に閉じ制御し、固定周期Ｔｃの残りの期間である第２レベルである期間に開放制御すれば、ＰＷＭ信号のデューティ比を変化させることにより、出力端子２ａ、２ｂ間に上昇する任意の傾きの出力電圧波形が得られる。
【００８５】
一方、降下する傾きの出力電圧を形成する際には、図３に示すように、充電用スイッチＳＷ２を常に開放させる。この状態で、図３に示すように、放電用スイッチＳＷ４を閉じると、放電抵抗８を通して図中矢印で示す方向に放電電流が流れる。放電用スイッチＳＷ４を閉じた後のｔ時間後のコンデンサ７の充電電圧Ｖｔは、閉じる前のコンデンサ７の充電電圧をＶ０、コンデンサ７の容量と回路部品５の内部容量５ａの和をＣ、放電抵抗８の抵抗値をとすれば、
【００８６】
【数７】
2006174017.tif 000009
【００８７】
と、経過時間ｔの関数として表される。
【００８８】
すなわち、充電電圧の降下分は、放電用スイッチＳＷ４を閉じ操作するオン時間により定められ、これを所定期間内で繰り返すことにより、出力端子２ａ、２ｂ間の下降する任意の傾きが得られる。従って、固定周期ＴｃのＰＷＭ信号を用いて充電用スイッチＳＷ４を開閉制御し、同様にＰＷＭ信号が第１レベルである期間に閉じ制御し、固定周期Ｔｃの残りの期間である第２レベルである期間に開放制御すれば、ＰＷＭ信号のデューティ比を変化させ、出力端子２ａ、２ｂ間に下降する任意の傾きの出力電圧波形が得られる。
【００８９】
図１の波形整形回路２０は、この動作原理を利用し、デューティー比を所定値に調整したＰＷＭ信号でそれぞれ充電用スイッチＳＷ２と放電用スイッチＳＷ４の開閉制御時間を調整し、５Ｖの直流電圧から出力端子２ａ、２ｂ間に±１００Ｖの正弦電圧波形の出力電圧を形成する。しかしながら、一定のデューティ変化率で変化する単位パルス信号を連続させたＰＷＭ信号により充電用スイッチＳＷ２と放電用スイッチＳＷ４の開閉制御に用いるので、正弦波形の１周期にわたって、１種類のＰＷＭ信号から形成することはできず、正弦波形の１周期を８分割し、図４に示すようにＰｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ８の８フェーズの異なる種類のＰＷＭ信号を生成し、各フェーズのＰＷＭ信号を連続させたＰＷＭ信号としている。
【００９０】
ＰＷＭ信号を生成するコントローラ１は、図１に示すように、それぞれ相互にバスラインで接続されたＣＰＵ１０、ＲＡＭ１１、ＲＯＭ１２、周期タイマ１３、ＰＷＭタイマ１４、図４に示す信号フォーマットのＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力回路１５及びポートＰ０乃至Ｐ３からＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ６を開閉制御するスイッチ制御信号を出力するポート信号出力回路１６とを備えている。
【００９１】
ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１０を図８乃至図１０に示すフローチャートに従って動作させるプログラム、図６に示すデータフォーマットなどを記憶し、また、ＲＡＭ１１は、図５に示すデータテーブル、８フェーズのＰＷＭ信号を繰り返して生成するための図６に示すデータフォーマットに従った１７バイトからなる信号変調データ等を記憶する。
【００９２】
生成するＰＷＭ信号についてのパルス周期、繰返し数、及び各フェーズのＰＷＭ信号の初期デューティ比、デューティ変化率、１フェーズを構成するユニット数は、図５のデータテーブルに、各４ビット、１６種類のデータで表した設定値から所定値を選択して特定される。
【００９３】
このうち、図６のデータフォーマットに示すように、ＰＷＭ信号のパルス周期と繰返し数は、生成するＰＷＭ信号について共通する１種類の選択値で決定され、また、初期デューティ比、デューティ変化率、１フェーズを構成するユニット数は、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ８の各フェーズ毎に１６種類の設定値から選択され、データテーブルの各変数から１種類の設定値を選択することにより、生成するＰＷＭ信号が特定される。
【００９４】
パルス周期は、図４に示す単位パルス信号の１周期であり、４８μｓｅｃから４８０μｓｅｃのいずれかの周期を選択し、１フェーズの固定周期Ｔｃが決定され、例えば４８μｓｅｃのデータを選択した場合には、２０．８０ｋＨｚのＰＷＭ信号が生成される。繰返し数は、図４に示すように、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ８の連続したＰＷＭ信号を何回繰り返して出力するかを選択するもので、繰返し回数を限らない場合には、０ｈのデータ「連続」を選択する。
【００９５】
ＰＷＭ信号を構成する単位パルス信号は、図４に示すように、「Ｈ」レベルの第１レベルと、「Ｈ」レベルに連続する「Ｌ」レベルの第２レベルとからなり、初期デューティ比とデューティ変化率をデータテーブルから特定の設定値を選択することにより、固定周期Ｔｃに対する「Ｈ」レベルの時間幅＊１００％で定義されるデューティ比は、１フェーズの１番目の単位パルス信号から最後の単位パルス信号まで、全て決定される。
【００９６】
初期デューティ比についてデータテーブルに設定された設定値の最大値は、６０％となっているが、１００％を上限として他の値に設定してもよい。また、デューティ変化率は、１フェーズ内のＰＷＭ信号でデューティ比を連続して減少させる必要もあるので、負の値も設定しているが、１フェーズ内の最後の単位パルス信号のデューティ比が０％から１００％の範囲から外れないように設定値を選択し、ここでは後述するように、０％から９０％の間としている。
【００９７】
１フェーズのＰＷＭ信号の長さは、１フェーズを構成するユニット数で決定される。ここでは、図４に示すように、前後で連続する１対の単位パルス信号を１ユニットとするので、１フェーズの長さは、固定周期Ｔｃ＊データテーブルのユニット数から選択した選択ユニット数＊２μｓｅｃで表される。例えば、Ｐｈａｓｅ２では、ユニット数から１ｈのデータが、Ｐｈａｓｅ６では、５ｈのデータが選択されるとすると、図４に示すように、Ｐｈａｓｅ２は、２ユニット数で、Ｐｈａｓｅ６は、７ユニット数で構成される。１フェーズで連続する単位パルス信号のデューティ比は、一定のデューティ変化率で変化するので、１フェーズを構成するユニット数を調整することにより、１フェーズの最後の単位パルス信号のデューティ比を種々の異なる値とすることができる。
【００９８】
本実施の形態において、１フェーズを構成するユニット数について選択できる設定値は、データフォーマットから４ビット、１６種類と制約されているが、１６種類の設定値で、設定値が小さい値である場合には、設定値間の間隔を狭めて微細な長さの調整を可能とし、設定値が大きい数となった場合には、設定値間の間隔をあけて、設定値を変えることによる変化が明確に判別できるように、各設定値を設定している。
【００９９】
すなわち、ｘを正の整数、Ｆ（ｘ）＝１．３２１２７９ｘで表される指数関数のＦ（ｘ）に近似する正の整数であって、１６種類の複数のデータを最小値Ｋ（１）から最大値Ｋ（１６）まで並び替えたときに、ｎ番目（ｎは、２以上の正の整数）のデータＫ（ｎ）と、ｎ−１番目のデータＫ（ｎ−１）との差ｄ（ｎ）が、ｎ−１番目以下のいずれかのデータで表されるように、各設定値が設定される。
【０１００】
【表１】
2006174017.tif 000010
【０１０１】
表１に示すように、Ｆ（ｘ）＝１．３２１２７９ｘで表される指数関数のＦ（ｘ）は、ｘ＝２と、ｘ＝３としたときに、同一の近似値２となる。そこで、ｘ＝３のときの近似値を除き、１６種類とするためにｘ＝１からｘ＝１７までの各近似値を、設定値とする。この設定値を、最小値からその大きさ順に並び替え、最小値からｎ番目（ｎは、１から１６までの正の整数）の設定値をＫ（ｎ）とすれば、最小値Ｋ（１）が１で、最大値Ｋ（１６）が１１４となり、ｎを、２以上の正の整数としたときのデータＫ（ｎ）と、ｎ−１番目のデータＫ（ｎ−１）との差ｄ（ｎ）は、すべて、ｎ−１番目以下のいずれかのデータで表されることとなる。
【０１０２】
このように、一つ小さい設定値との差ｄ（ｎ）が、その設定値より小さい他の設定値で表されるので、後述するように、選択ユニット数を読み出して１フェーズのパルス幅変調信号を生成する工程の一部に、選択ユニット数のみが異なる他のパルス幅変調信号の生成工程を利用でき、全体の生成工程が大幅に簡略化される。
【０１０３】
以上のデータテーブルの各変数について設定された設定値は、コントローラ１の外部に接続されたＥＥＰＲＯＭ（電気的消去再書込み可能な読出し専用メモリ）１７へも記憶させておくことが可能で、生成するＰＷＭ信号にあわせて各変数毎の種々の設定値を読み出し、データテーブルが作成できるようになっている。
【０１０４】
図１に示すように、波形整形回路２０は、コントローラ１のポートＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から出力されるスイッチ制御信号により開閉制御される４種類のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ６）と、ＰＷＭ端子から出力されるＰＷＭ信号により開閉制御される２種類のスイッチ（ＳＷ２、ＳＷ４）を備えている。
【０１０５】
このうち、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ４は、ＰＷＭ信号が第１レベル、ここでは「Ｈ」レベルである間に、閉じ制御され、第２レベル、ここでは「Ｌ」レベルである間に、開制御される。
【０１０６】
また、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３は、それぞれ、ポートＰ２とポートＰ３から「Ｈ」レベルの制御信号が出力されている間、閉じ制御され、「Ｌ」レベルの制御信号が出力されている間、開放制御される。
【０１０７】
スイッチＳＷ５のコモン端子は、回路部品５に接続する一方の出力端子２ａとなり、また、スイッチＳＷ６のコモン端子は、回路部品５に接続する他方の出力端子２ｂとなっている。出力端子２ａとの接続が切り換えられるスイッチＳＷ５の切換端子２ａＡ、２ａＢは、それぞれコンデンサ７の両端である高圧側電極７ａと接地側電極７ｂに電気接続し、また、同様に、出力端子２ｂとの接続が切り換えられるスイッチＳＷ６の切換端子２ｂＡ、２ｂＢも、それぞれコンデンサ７の両端である高圧側電極７ａと接地側電極７ｂに電気接続している。
【０１０８】
スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６は、それぞれ、ポートＰ０とポートＰ１から出力される制御信号により切換制御され、「Ｈ」レベルの制御信号が出力されている間、各コモン端子２ａ、２ｂを高圧側電極７ａに接続する切換端子２ａＡ、２ｂＡ側に、「Ｌ」レベルの制御信号が出力されている間、各コモン端子２ａ、２ｂを、接地側電極７ｂに接続する切換端子２ａＢ、２ｂＢ側に切り換える。
【０１０９】
図６のデータフォーマットに示すように、各フェーズ毎にデータテーブルから選択した選択値に従って、ポートＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から出力されるスイッチ制御信号のレベルが決定され、上述したＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ６の切り換えは、フェーズ毎に設定される。
【０１１０】
出力端子間２ａ、２ｂに接続される回路部品５は、タッチパネル入力装置が押圧位置を検出した際に振動する振動源として用いられる圧電基板であり、圧電基板５の一対の電極に出力端子２ａ、２ｂが接続されている。圧電基板５は、出力端子２ａ、２ｂ間に±１００Ｖ程度の正弦波形の駆動電圧を発生させると、自らが振動することによりタッチパネルを振動させ、タッチパネルに触れる指から操作者へ押圧位置が検出されたことを伝えるものである。
【０１１１】
次に、上述のように構成されたコントローラ１により、Ｐｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８の８種類のＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を用いて波形整形回路２０により出力端子２ａ、２ｂ間に、図１１（ｈ）に示す正弦波形を出力電圧を形成する方法を説明する。
【０１１２】
コントローラ１のＲＡＭ１１には、この目的でＰＷＭ信号とスイッチ制御信号を生成するように、図５のデータテーブルから読み出された「１９，５９，６５，５９，６５，Ｆ２，８７，５５，Ａ０，７２，９９，Ｆ２，８７，６６，Ａ０，７２，ＡＡ」ｈの１７バイトからなる信号変調データが、図６のデータフォーマットに従って記憶される。
【０１１３】
例えば、１バイト目の上位４ビットは、１ｈであり、ＰＷＭ信号を、Ｐｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８まで、４８μｓｅｃの同一の固定周期Ｔｃとすることを表している。また１バイト目の下位４ビットは、９ｈであり、Ｐｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８のＰＷＭ信号を９回、繰返すことを表している。
【０１１４】
生成するＰｈａｓｅ１のＰＷＭ信号は、２バイト目の下位４ビットの９ｈ、６バイト目の下位４ビットの２ｈ、７バイト目の下位４ビットの７ｈでそれぞれデータテーブルから選択された選択ユニット数、選択初期デューティ比、選択デューティ変化率で特定される。すなわち、Ｐｈａｓｅ１を構成するユニット数は、データテーブルの１６種類の設定値から９ｈで読み出した選択ユニット数の２１、初期デューティ比は、データテーブルから２ｈで読み出した選択初期デューティ比の８％、デューティ変化率は、データテーブルから７ｈで読み出した選択デューティ変化率の３．５％となる。
【０１１５】
同様に、Ｐｈａｓｅ２以下、Ｐｈａｓｅ８までのＰＷＭ信号について、図５のデータテーブルから読み出された各選択ユニット数、選択初期デューティ比、選択デューティ変化率は、図６のデータフォーマットの対応するアドレスに記憶された信号変調データによって表され（図７参照）、これらの選択値に従ってＰｈａｓｅ２以下のＰＷＭ信号が生成される。
【０１１６】
また、信号変調データには、各フェーズ毎にポートＰ０乃至Ｐ３から出力されるスイッチ制御信号のレベルを決定するポート極性データが、図６のデータフォーマットに従って、その８、１１、１４及び１７バイト目の各４ビットデータとして含まれている。４ビットからなるポート極性データは、データ「１」を「Ｈ」レベル、データ「０」を「Ｌ」レベルとして、そのまま上位のビットから、Ｐ３、Ｐ２、Ｐ１、Ｐ０のスイッチ制御信号のレベルを表すものとなっている。例えば、Ｐｈａｓｅ４のポート極性データは、信号変調データの１１バイト目の上位４ビットで表される「１００１」の９ｈであり、Ｐｈａｓｅ４でＰ３、Ｐ２、Ｐ１、Ｐ０から出力されるスイッチ制御信号のレベルは、それぞれ「Ｈ」「Ｌ」「Ｌ」「Ｈ」となる（図７参照）。
【０１１７】
図８乃至図１０は、コントローラ１でＰＷＭ信号を繰返し生成する工程を示すフローチャートであり、以下、上述の各選択値に従ってＰｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８のＰＷＭ信号を連続して生成する方法を、図８乃至図１０のフローに沿って説明する。
【０１１８】
始めにＣＰＵ１０は、周期タイマ１３の周期を４８μｓｅｃの固定周期Ｔｃにセットし、スタートさせた後（ステップＳ１）、ソフトウエアカウンタからなる繰り返しカウンタを、ＰＷＭ信号の繰返し回数である９にセットし（ステップＳ２）、後述するサブルーチンの飛び先を指定するＭを、Ｐｈａｓｅ１の選択ユニット数である２１とする（ステップＳ３）。
【０１１９】
続いて、周期タイマ１３が、固定周期４８μｓｅｃをカウントするまで待機し（ステップＳ４）、固定周期４８μｓｅｃをカウントすると、ＰＷＭ信号の出力レベルを「Ｈ」とする命令をＰＷＭ信号出力回路１５へ出力するとともに、信号変調データに含まれるＰｈａｓｅ１のポート極性データ「０１０１」をポート信号出力回路１６へ出力し、各ポートＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の出力レベルは、「Ｈ」「Ｌ」「Ｈ」「Ｌ」にセットされる（ステップＳ５）。また、周期タイマ１３は、リセットされ、再び固定周期４８μｓｅｃのカウントを開始する。
【０１２０】
このステップＳ５とほぼ同時に、Ｐｈａｓｅ１の１番目の単位パルス信号について、「Ｈ」レベル（第１レベル）の時間幅を決定する為、固定周期４８μｓｅｃに選択初期デューティ比８％を乗じた演算値を、ＰＷＭタイマ１４の周期としてセットし（ステップＳ６）、ＰＷＭタイマ１４をスタートさせ、ＰＷＭタイマ１４による割込を設定する（ステップＳ７）。
【０１２１】
ＰＷＭタイマ１４による割込設定は、ＰＷＭタイマ１４が演算値をカウントしたときに割込み要求信号をＣＰＵ１０へ出力するように設定するもので、ＣＰＵ１０は、後述する割込許可から割込禁止までの間に、割込み要求信号を受けると、その処理を中断し、図１０に示す割込処理を実行する。すなわち、この割込み処理では、ＰＷＭ信号の出力レベルを「Ｌ」とする命令をＰＷＭ信号出力回路１５へ出力し（ステップＳＩ１）、その後中断していた処理に復帰する。これにより、周期タイマ１３をスタートさせて、「Ｈ」レベルから開始された単位パルス信号は、演算値で決定される「Ｈ」レベルの時間を経過した後、「Ｌ」レベルに移行し、その単位パルス信号について設定されたデューティ比（ステップＳ７の後の割込では選択初期デューティ比）のパルス幅が生成される。
【０１２２】
ＰＷＭタイマ１４をスタートさせた時から、上述の割込処理が実行できるように、ステップＳ８で割込が許可され、その後、図９に示すユニット数分処理のサブルーチンへ移行する（ステップＳ９）。
【０１２３】
ユニット数分処理のサブルーチンは、そのフェーズの選択ユニット数Ｍに応じた飛び先のサブルーチンから実行し、１ユニットのＰＷＭ信号を生成するサブルーチンを、その選択ユニット数分繰り返して実行するように、ユニット数分処理のサブルーチンを構成する各サブルーチンの飛び先を設定したものである。
【０１２４】
ここで、選択ユニット数Ｍとなり得る値は、図５に示すデータテーブルの「Ｐｈａｓｅ内のユニット数」として設定された１６種類の設定値、すなわち表１のＫ（ｎ）に示される値であり、ユニット数分処理のサブルーチンは、図９に示すように、１ユニットのＰＷＭ信号を生成するサブルーチンをＫ（１）サブルーチンと、選択ユニット数がＫ（ｎ）である飛び先のサブルーチンをＫ（ｎ）サブルーチンとして、Ｋ（１）サブルーチンの実行フローの上流にＫ（ｎ）サブルーチンをｎが２から１６まで順に重ねて構成される。
【０１２５】
Ｋ（２）サブルーチンからＫ（１６）サブルーチンまでのＫ（ｎ）サブルーチンの飛び先は、Ｋ（ｎ）−Ｋ（ｎ−１）の差であるｄ（ｎ）がＫ（１）、すなわち１である場合に、Ｋ（１）サブルーチンと定義される。表１に示すように、ｄ（ｎ）が１となるＫ（ｎ）は、ｎが、２，３，４，５の場合であるので、Ｋ（２）サブルーチンからＫ（５）サブルーチンまでの飛び先が、Ｋ（１）サブルーチンとなる。
【０１２６】
また、Ｋ（ｎ）−Ｋ（ｎ−１）の差であるｄ（ｎ）が、１以外の整数である場合のＫ（ｎ）サブルーチンの飛び先は、選択ユニット数Ｍをｄ（ｎ）としたときの飛び先とされる。すなわちｄ（ｎ）がＫ（ｎ’）となる整数ｎ’を求め、選択ユニット数ＭがＫ（ｎ’）である場合の飛び先のＫ（ｎ’）サブルーチンが、Ｋ（ｎ）サブルーチンの飛び先となる。例えば、選択ユニット数ＭがＫ（１２）の３７である場合のＫ（１２）サブルーチンでは、ｄ（１２）が、表１から９であるので、Ｋ（ｎ’）が９となるｎ’は、７であり、Ｋ（１２）サブルーチンの飛び先は、選択ユニット数ＭがＫ（７）である場合の飛び先であるＫ（７）サブルーチンと定義される。
【０１２７】
このように、Ｋ（１）サブルーチンの実行フローの上流にｎが２から１６まで順に重ねられた全てのＫ（ｎ）サブルーチンについてその飛び先を定義すると、Ｋ（ｎ）サブルーチンでは、Ｋ（ｎ）−Ｋ（ｎ−１）の差であるｄ（ｎ）回のＫ（１）サブルーチンが、その飛び先である下流のサブルーチンを経て実行され、その後の実行フローの１つ下流のＫ（ｎ−１）サブルーチンに移る。
【０１２８】
Ｋ（ｎ−１）サブルーチンは、同様にその飛び先のサブルーチンを経て、ｄ（ｎ−１）回のＫ（１）サブルーチンを実行した後、更に実行フローの下流のサブルーチンへと移り、同様にして最下流のＫ（１）サブルーチンまで移り、Ｋ（１）サブルーチンを１回実行して、ユニット数分処理の実行フロー（サブルーチン）が終了する。
【０１２９】
つまり、選択ユニット数ＭがＫ（ｎ）である場合の飛び先をＫ（ｎ）サブルーチンとすることにより、ユニット数分処理のサブルーチンでは、
【０１３０】
【数８】
2006174017.tif 000011
【０１３１】
の回数、すなわち、１ユニットのＰＷＭ信号を生成するＫ（１）サブルーチンをＫ（ｎ）回繰り返して実行されることとなる。
【０１３２】
従って、選択ユニット数ＭがＮ種類のいずれかのデータであっても、最小値であるＫ（１）回のみ実際に信号ステップを繰り返して実行するＫ（１）サブルーチンを形成し、選択ユニッ信号数が他のＫ（ｎ）である場合の飛び先であるＫ（ｎ）サブルーチンは、その飛び先を定義し、Ｋ（ｎ）の順に実行フローの上流に定義するだけで、信号生成ステップを選択ユニット数に相当する回数連続するプログラムを作成できる。
【０１３３】
これによって、ユニット数分処理のサブルーチンは、各フェーズの選択ユニット数が、データテーブルに設定されたいずれの設定値であっても、実質的に１ユニットのＰＷＭ信号を生成するサブルーチンＫ（１）のプログラムを作成し、その上流に重ねられた各サブルーチンＫ（ｎ）は、その飛び先を規定するだけで、共通するサブルーチンＫ（１）を、選択ユニット数分繰り返し実行することができ、各設定値の選択ユニット数分共通するサブルーチンＫ（１）のプログラムを繰り返し作成する場合に対して１／１００、選択ユニット数分、共通するサブルーチンＫ（１）に繰り返し飛んで実行するプログラムを、データテーブルに設定されたすべての設定値について作成する場合に対して１／５のプログラム量となる。
【０１３４】
ＰＷＭ信号の生成方法に説明を戻し、ステップＳ９でユニット数分処理のサブルーチンへ移行する飛び先は、ステップＳ３でフェーズ１の選択ユニット数Ｍを、２１としているので、Ｋ（１０）サブルーチンとなる。Ｋ（１０）サブルーチンの飛び先は、Ｋ（５）サブルーチンであり、Ｋ（５）サブルーチンの更なる飛び先は、Ｋ（１）サブルーチンであり、前後で連続する１対の単位パルス信号からなるユニット信号がこのＫ（１）サブルーチンで生成される。
【０１３５】
ステップＳ９に続く工程では、Ｋ（１）サブルーチンにおいてフェーズ１の１番目の単位パルス信号とその単位パルス信号に連続する２番目の単位パルス信号が生成されるが、始めに２番目の単位パルス信号のデューティ比を決定する為にＰＷＭタイマ１４の周期としてセットされる値を、周期タイマ１３が固定周期Ｔｃをカウントするまで（ステップＳ１１）に演算しておく（ステップＳ１０）。この演算値は、選択初期デューティ比８％に選択デューティ変化率３．５％を加えた１１．５％のデューティ比に固定周期４８μｓｅｃを乗じた値となる。
【０１３６】
周期タイマ１３が固定周期Ｔｃをカウントするまで待機し（ステップＳ１１）、固定周期Ｔｃをカウントすると、ＰＷＭタイマ１４からの割込を禁止し（ステップＳ１２）、ＰＷＭ信号の出力レベルを「Ｈ」とする命令をＰＷＭ信号出力回路１５へ出力し（ステップＳ１３）、周期タイマ１３は、リセットされ、再び固定周期４８μｓｅｃのカウントを開始する。この時、選択初期デューティ比８％の１番目の単位パルス信号が生成され、連続して２番目の単位パルス信号の生成が開始される。
【０１３７】
ほぼ同時に、Ｐｈａｓｅ１の２番目の単位パルス信号について、「Ｈ」レベル（第１レベル）の時間幅を決定する為、ステップＳ１０で演算した演算値を、ＰＷＭタイマ１４の周期としてセットし（ステップＳ１４）、ＰＷＭタイマ１４をスタートさせ、ＰＷＭタイマ１４による割込を設定した（ステップＳ１５）後、ステップＳ１２の割込禁止を解いて割込許可する（ステップＳ１６）。
【０１３８】
以上のステップＳ１０からステップＳ１６までの工程で、固定周期４８μｓｅｃを単位とする周期処理が実行され、この間に単位パルス信号が生成されるが、Ｋ（１）サブルーチンでは、更にステップＳ１０からステップＳ１６までの工程と同一工程からなる周期処理（ステップＳ１７）を連続させて、１対の単位パルス信号からなるユニット信号が生成される。すなわち、このステップＳ１７の周期処理では、偶数番目の単位パルス信号が生成されるとともに、次の奇数番目の単位パルス信号の生成が連続して開始され、そのデューティ比を決定するＰＷＭタイマ１４がスタートする。
【０１３９】
このようにして、Ｋ（１）サブルーチンを実行して、１番目のユニット信号が生成されると、Ｋ（５）サブルーチンに戻り、その下流のＫ（４）サブルーチンに移る。Ｋ（４）サブルーチンの飛び先もＫ（１）サブルーチンであるので、Ｋ（１）サブルーチンを実行して１番目に連続する２番目のユニット信号が生成される。以後同様に、Ｋ（３）サブルーチン、Ｋ（１）サブルーチン、Ｋ（２）サブルーチン、Ｋ（１）サブルーチン、Ｋ（１）サブルーチンを経て、５番目のユニット信号が生成された後、Ｋ（１０）サブルーチンに戻り、その下流のＫ（９）サブルーチンに移る。
【０１４０】
つまり、最初の飛び先であるＫ（１０）サブルーチンから、その下流のＫ（９）サブルーチンに移るまでの間に、Ｋ（１０）とＫ（９）の差であるｄ（１０）に相当する５回、Ｋ（１）サブルーチンを実行したこととなり、同様に下流のＫ（９）サブルーチンで飛び先のサブルーチンを実行した後、その下流のＫ（８）サブルーチンに移るまでには、ｄ（９）に相当する４回のＫ（１）サブルーチンを実行することとなる。
【０１４１】
これを最下流のＫ（１）サブルーチンに移るまで実行することにより、フェーズ１の選択ユニット数Ｍである２１回Ｋ（１）サブルーチンを実行し、２１番目のユニット信号からなるフェーズ１のＰＷＭ信号が生成された後、図８に示すフローのＰｈａｓｅ２処理（ステップＳ１８）に戻る。
【０１４２】
Ｐｈａｓｅ１についてのステップＳ３乃至ステップＳ９の処理工程は、Ｐｈａｓｅ２以下の各ＰＷＭ信号を生成するＰｈａｓｅ２乃至Ｐｈａｓｅ８処理工程（ステップＳ１８乃至ステップＳ２４）で共通するものであり、Ｐｈａｓｅ２乃至Ｐｈａｓｅ８処理工程を順に連続して実行することにより、各Ｐｈａｓｅについて、図７に示す選択ユニット数、選択初期デューティ比、選択デューティ変化率のＰＷＭ信号が連続して生成される。また、各Ｐｈａｓｅが切り換えられる毎に、信号変調データに含まれるポート極性データがポート信号出力回路１６へ出力されるので、各ポートＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の出力レベルは、Ｐｈａｓｅが切り換えられる毎にセットされる。
【０１４３】
ステップＳ２４のＰｈａｓｅ８処理工程が実行されると、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ８までの連続したＰＷＭ信号がＰＷＭ端子から出力され、ステップＳ２でセットした繰り返しカウンタの繰返し回数９をディクリメントして８とし、繰返し回数が０となるまでステップＳ３からの処理を繰り返しＰｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８の処理工程を実行する（ステップＳ２５）。すなわち、信号変調データの１バイト目の下位４ビットに表されるデータ９ｈに従って、Ｐｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８のＰＷＭ信号の生成を９回繰返すものであり、９回繰り返して生成すると、前記データが「連続」を表す０ｈであるかどうかを判定し（ステップＳ２６）、連続ではないので処理を終了する。
【０１４４】
また、信号変調データの１バイト目の下位４ビットに表されるデータを０ｈとして、Ｐｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８のＰＷＭ信号を、トリガー信号が「Ｈ」レベルとなるまで連続して生成する場合には、ステップＳ２において、繰り返しカウンタの繰返し回数を１としておく。
【０１４５】
これにより、Ｐｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８の処理工程を実行した後、ステップＳ２５で繰返し回数が０となるので、連続を判定するステップＳ２６に移行し、ステップＳ２６からトリガー信号のレベルを判定するステップＳ２７へ移行する。ここでは、例えば連続して発生されるＰＷＭ信号を、操作者による操作で停止させるものとし、操作者の操作でトリガー信号のレベルが「Ｈ」レベルとなるものとする。
【０１４６】
操作者が操作しない限り、トリガー信号のレベルは「Ｌ」レベルであり、繰返し回数がステップＳ２８で０から１に戻され、再びステップＳ２からの工程を繰り返す。
【０１４７】
この間に、操作者の操作があると、ステップＳ２７においてトリガー信号の「Ｈ」レベルが判定され、連続の処理が終了される。
【０１４８】
次に、コントローラ１のＰＷＭ端子と各ポートＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から、各Ｐｈａｓｅ毎に出力されるＰＷＭ信号とスイッチ制御信号で、出力端子２ａ、２ｂ間に正弦電圧波形を形成する波形整形回路２０の動作を説明する。
【０１４９】
Ｐｈａｓｅ１とＰｈａｓｅ２では、図１１（ｈ）に示す正弦電圧波形のゼロクロス位置から極大値をわずかに超えた位置までの電圧波形を形成するもので、図７及び１１（ａ）乃至（ｄ）に示すように、ポートＰ０、Ｐ２から出力されるスイッチ制御信号を「Ｈ」レベル、ポートＰ１、Ｐ３から出力されるスイッチ制御信号を「Ｌ」レベルとして、スイッチＳＷ１を閉じ制御、スイッチＳＷ３を開制御、スイッチＳＷ５のコモン端子２ａを切換端子２ａＡに、スイッチＳＷ６のコモン端子２ｂを切換端子２ｂＢ側に切り換え制御している（図３参照）。
【０１５０】
これにより、スイッチＳＷ２は、ＰＷＭ端子から出力されるＰＷＭ信号により開閉制御されると同時に、放電抵抗８がコンデンサ７との接続から切り離され、スイッチＳＷ２が開閉を繰り返す毎に、コンデンサ７への充電が繰り返される。
【０１５１】
Ｐｈａｓｅ１で出力されるＰＷＭ信号は、２１ユニット信号分の長さ、すなわち１ユニットの長さが９６μｓｅｃであるので約２ｍｓｅｃの長さとなり、コンデンサ７の充電電圧が正弦波形のゼロクロス位置から極大値までを描いて増加するように、各周期のＰＷＭ信号のパルス幅とパルス休止幅が設定される。
【０１５２】
一方、コンデンサ７の充電電圧は、その両端を圧電基板５に接続する出力端子２ａ、２ｂに接続しているので、充電を繰り返している間を含め、常に圧電基板５の内部抵抗を放電電流が流れ、降下しようとしている（以下この降下減少を自然放電という）。また、コイル４に同一の逆起電力が発生しても、充電電圧の上昇は充電電圧に依存し、充電電圧が低い間は簡単に上昇するが、充電電圧が高くなるほど上昇しにくいものとなっている。
【０１５３】
このため、充電電圧の電圧波形を上昇する傾きの正弦波形とする場合には、充電電圧が低い間は、デューティー比の小さいＰＷＭ信号でスイッチＳＷ２のオン時間を短く、充電電圧が上昇するにしたがって、デューティー比を徐々に大きくスイッチＳＷ２のオン時間を長く調整して、発生する逆起電力を上げる必要があり、Ｐｈａｓｅ１で出力されるＰＷＭ信号の選択デューティ変化率を３．５％として、図１１（ｅ１）に拡大して示すように、単位パルス信号間のデューティ比を一定の割合で増加させている。
【０１５４】
ここでＰｈａｓｅ１のＰＷＭ信号のデューティ比は、計算上その途中で１００％を越えるものとなるが、ＰＷＭ信号出力回路１５において、全てのＰＷＭ信号のデューティ比の下限と上限を０％から９０％の間としている。従ってＰｈａｓｅ１のＰＷＭ信号は、デューティ比が９０％に達した単位パルス信号からＰｈａｓｅ１の最後の単位パルス信号まで９０％のデューティ比となっている。
【０１５５】
Ｐｈａｓｅ１のＰＷＭ信号で充電を繰り返すことにより、Ｐｈａｓｅ１を終了した時点で、図１１（ｇ）に示すように、コンデンサ７の高圧側電極７ａと接地側電極７ｂ間に＋１００Ｖの充電電圧が充電される。
【０１５６】
Ｐｈａｓｅ２では、コンデンサ７の充電電圧波形が、正弦波形の極大値からその傾きが自然放電による傾きに一致する位置までを描くように、ここでは選択ユニット数を７とした７ユニット信号分の長さのＰＷＭ信号が出力される。すなわち、この期間では、自然放電により充電電圧は降下するが、自然放電により降下する充電電圧の波形は、正弦波形として極大値から連続させる充電電圧の波形より低いので、スイッチＳＷ２をＰＷＭ信号により開閉制御し、コンデンサ７の充電を繰り返して、正弦波に一致する充電電圧を得るものである。
【０１５７】
Ｐｈａｓｅ３とＰｈａｓｅ４では、充電電圧の電圧波形を、図１１（ｈ）に示す正弦電圧波形の自然放電による傾きに一致する位置から次のゼロクロス位置までの電圧波形を形成するもので、Ｐｈａｓｅ１とＰｈａｓｅ２の出力状態から、ポートＰ３のスイッチ制御信号を「Ｈ」レベル、ポートＰ２のスイッチ制御信号を「Ｌ」レベルとして、スイッチＳＷ１を開制御、スイッチＳＷ３を閉じ制御している。
【０１５８】
これにより、スイッチＳＷ２は、ＰＷＭ端子から切り離されると同時に、スイッチＳＷ４がＰＷＭ信号により開閉制御され、「Ｈ」レベルのＰＷＭ信号によりスイッチＳＷ４が閉じ制御されている間、コンデンサ７の充電電圧が放電抵抗８を流れる放電電流により下降する。
【０１５９】
Ｐｈａｓｅ３乃至Ｐｈａｓｅ４では、出力端子２ａ、２ｂ間に接続される圧電基板５が、１０Ｍ乃至２０ＭΩの内部抵抗と大きな内部容量を有するので、コンデンサ７の充電電圧はすみやかに下降せず、そこで、スイッチＳＷ４をデューティ比を変化させたＰＷＭ信号で開閉制御して放電抵抗８に放電電流が流れる時間を調整し、充電電圧〈出力電圧〉の波形を、正弦波形の下降方向の傾きと一致させている。
【０１６０】
Ｐｈａｓｅ３では、正弦波形の自然放電による傾きと一致する位置（Ｐｈａｓｅ２の終了位置）から、コンデンサ７の充電電圧波形が、連続して正弦波形に近似した波形を描くように、ここでは７ユニット信号のＰＷＭ信号がスイッチＳＷ４へ出力される。放電抵抗８をコンデンサ７に並列に接続し、コンデンサ７の充電電圧を下降させる際には、充電の場合とは逆に、充電電圧が高い間は簡単に下降するが、充電電圧が低くなるほど下降させにくくなる。従って、Ｐｈａｓｅ３のＰＷＭ信号は、１番目の周期のデューティー比を０％とし、Ｐｈａｓｅ３内の最後の周期まで、選択デューティ変化率１．０％の割合でデューティー比を増加させている（図１１（ｆ１）参照）。
【０１６１】
Ｐｈａｓｅ３によるＰＷＭ信号で放電制御を繰り返し、ある程度まで充電電圧が低下すると、上述したのように充電電圧は下降しにくくなる。そこで、Ｐｈａｓｅ４によるＰＷＭ信号では、選択初期デューティ比をＰｈａｓｅ３でのＰＷＭ信号のデューティ比に比べて大幅に上昇させた４０％とし、更に９ユニット信号からなる最後のユニット信号まで、３．５％の選択デューティー変化率でデューティ比を増加させている（図１１（ｆ１）参照）。
【０１６２】
Ｐｈａｓｅ４のＰＷＭ信号による放電制御が終了すると、コンデンサ７の充電電圧は、ほぼ０Ｖまで下降し、これによりコンデンサ７の両端に、図１１（ｇ）に示すように、正弦波形の半波を近似した電圧波形が得られる。スイッチＳＷ５のコモン端子（出力端子）２ａは切換端子２ａＡに、スイッチＳＷ６のコモン端子（出力端子）２ｂは切換端子２ｂＢ側に接続し、切換端子２ｂＢは接地されているので、出力端子２ａと出力端子２ｂ間に出力端子２ａを＋側とする正弦波形の半波を電圧波形とする出力電圧が表れる。
【０１６３】
Ｐｈａｓｅ５からＰｈａｓｅ８では、コンデンサ７の両端７ａ、７ｂに、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ４で形成した充電電圧と同一の充電電圧を形成するとともに、コンデンサ７の両端７ａ、７ｂと、一対の出力端子２ａ、２ｂ間相互の接続をスイッチＳＷ５、ＳＷ６で切り替えることにより、一対の出力端子２ａ、２ｂ間にコンデンサ７の充電電圧と等しく逆極性の出力電圧を形成し、コンデンサ７の充電電圧の２倍の出力電圧を得ている。
【０１６４】
このため、Ｐｈａｓｅ５からＰｈａｓｅ８では、図１１（ｃ）（ｄ）に示すように、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ４の制御信号の出力状態から、ポートＰ０のスイッチ制御信号を「Ｌ」レベル、ポートＰ１のスイッチ制御信号を「Ｈ」レベルとして、スイッチＳＷ５のコモン端子２ａを切換端子２ａＢに、スイッチＳＷ６のコモン端子２ｂを切換端子２ｂＡ側に切り換える。
【０１６５】
その他のスイッチＳＷの制御信号、及びＰＷＭ端子から出力されるＰＷＭ信号は、Ｐｈａｓｅ５がＰｈａｓｅ１に、Ｐｈａｓｅ６がＰｈａｓｅ２に、Ｐｈａｓｅ７がＰｈａｓｅ３に、Ｐｈａｓｅ８がＰｈａｓｅ４にそれぞれ対応して同一であり、これによりＰｈａｓｅ５からＰｈａｓｅ８の間で、図１１（ｇ）に示すように、コンデンサの７の両端７ａ、７ｂに、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ４と同一の正弦波形の半波の電圧波形が表れる。
【０１６６】
その結果、図１１（ｈ）に示すように、出力端子２ａ、２ｂには、出力端子２ａ側を−側とする正弦波形の半波を電圧波形とする出力電圧が表れ、Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ４間で形成された出力電圧に連続させることにより、±１００Ｖの正弦波形が形成され、更にＰｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ８を繰り返すことにより、任意の時間発振する正弦波形の出力電圧が得られる。
【０１６７】
出力端子２ａ、２ｂに駆動電極を接続させた圧電基板１２は、この±１００Ｖの正弦波形の出力電圧を駆動電源として振動し、固着するタッチパネルを振動させる。
【０１６８】
このようにデータテーブルの各設定値から任意に選択する値から変調信号データを形成することにより、１波形を形成するＰｈａｓｅ数、各Ｐｈａｓｅで出力されるＰＷＭ信号、各スイッチＳＷのスイッチ制御信号を任意に生成することにより、同一のコントローラ１と波形整形回路２０を用いて種々の出力電圧波形を形成できる。
【０１６９】
尚、上述の実施の形態では、前後一対の単位パルス信号からなるユニット信号を、信号生成ステップにおいて生成するものであったが、単位パルス信号を生成するものであってもよい。
【０１７０】
また、Ｋ（１）サブルーチンで実行される信号生成ステップは、１回であったが、記憶手段に記憶されるＮ種類のデータでの内の最小値Ｋ（１）であれば、必ずしも１（１回）に限らず、２以上の回数を実行するものであってもよい。
【０１７１】
また、変調信号データに、パルス周期Ｔｃやポート極性データを含めて、フェーズ毎にＰＷＭ信号の周波数を設定可能としたり、ＰＷＭ信号により制御される負荷（４，８）を切り換え可能としたが、少なくともデータテーブルから読み出した選択初期デューティ比、選択デューティ変化率及び選択単位パルス信号数（選択ユニット数）が含まれていればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、デューティ比を変化させたパルス幅変調信号を出力し、負荷の動作を制御するパルス幅変調信号生成装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るパルス幅変調信号生成装置に相当するコントローラ１と、コントローラ１により制御される波形整形回路２０を示すブロック図である。
【図２】上昇する傾きの出力電圧を形成する波形整形回路２０の動作原理を説明する、（ａ）は、充電用スイッチＳＷ２を閉じた状態の等価回路図、（ｂ）は、充電用スイッチＳＷ２を開放した状態の等価回路図、である。
【図３】降下する傾きの出力電圧を形成する波形整形回路２０の動作原理を説明する等価回路図である。
【図４】生成するパルス幅変調信号の信号フォーマットを示す説明図である。
【図５】ＲＡＭ１１に記憶されたデータテーブルを示す説明図である。
【図６】ＲＯＭ１２に記憶されたデータフォーマットを示す説明図である。
【図７】信号変調データを示す説明図である。
【図８】Ｐｈａｓｅ１乃至Ｐｈａｓｅ８のパルス幅変調信号を生成する方法を示すフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートにおいて、ユニット数分処理を実行するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図８のフローチャートにおいて、割込処理を実行するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ８の間の波形整形回路２０の各部（ａ）乃至（ｈ）の波形を示す波形図である。
【図１２】従来のパルス幅変調信号生成装置１００を示すブロック図である。
【図１３】従来のパルス幅変調信号生成装置１００から出力されるＰＷＭ信号を示す波形図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１              コントローラ
２ａ、２ｂ      出力端子
３              直流電源（直流低電圧電源）
４              インダクタ（コイル）
５              回路部品（圧電基板）
６              逆流防止素子（ダイオード）
７              キャパシタ（コンデンサ）
８              放電抵抗
１０            ＣＰＵ
１４            ＰＷＭタイマ
２０            波形整形回路
ＳＷ２          充電用スイッチ
ＳＷ４          放電用スイッチ
ＳＷ５、ＳＷ６  接続切換スイッチ
【図１】
2006174017.tif 000015
【図２】
2006174017.tif 000016
【図３】
2006174017.tif 000017
【図４】
2006174017.tif 000018
【図５】
2006174017.tif 000019
【図６】
2006174017.tif 000020
【図７】
2006174017.tif 000021
【図８】
2006174017.tif 000022
【図９】
2006174017.tif 000023
【図１０】
2006174017.tif 000024
【図１１】
2006174017.tif 000025
【図１２】
2006174017.tif 000026
【図１３】
2006174017.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月25日(2005.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
一方、降下する傾きの出力電圧を形成する際には、図３に示すように、充電用スイッチＳＷ２を常に開放させる。この状態で、図３に示すように、放電用スイッチＳＷ４を閉じると、放電抵抗８を通して図中矢印で示す方向に放電電流が流れる。放電用スイッチＳＷ４を閉じた後のｔ時間後のコンデンサ７の充電電圧Ｖｔは、閉じる前のコンデンサ７の充電電圧をＶ０、コンデンサ７の容量と回路部品５の内部容量５ａの和をＣ、放電抵抗８の抵抗値をＲとすれば、