(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステップ状の制御信号を発生する制御信号発生装置と、
前記制御信号をパルス幅変調するための三角波の搬送波信号を発生する搬送波発生装置と、
前記制御信号と前記搬送波信号とを比較して比較信号を出力する比較手段と、
前記搬送波信号が前記三角波のトップかボトムにくるとトップボトム信号を発生するトップボトム信号発生装置と、
前記比較信号及び前記トップボトム信号を入力し、前記比較信号の変化を検出してエッジ検出信号を生成するエッジ検出機能を有し、前記エッジ検出信号より前記エッジ検出機能を禁止し、前記トップボトム信号により前記エッジ検出機能の禁止を解除することによって前記エッジ検出信号を出力するエッジ検出装置と、
前記比較信号、エッジ検出信号、及び前記トップボトム信号に基づき、前記搬送波信号により前記制御信号をパルス幅変調したパルス幅変調信号を出力するパルス発生装置と、
を有することを特徴とするパルス幅変調装置。
【請求項２】
前記比較手段は、デジタルコンパレータで構成されていることを特徴とする請求項１記載のパルス幅変調装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のパルス幅変調装置において、
前記パルス幅変調信号の出力の有効／無効を選択する選択手段を、設けたことを特徴とするパルス幅変調装置。
【請求項４】
前記選択手段は、前記パルス発生装置の出力側に接続され、パルス制御機能選択信号により前記パルス幅変調信号の出力の有効／無効を切り替えるセレクタにより構成されていることを特徴とする請求項３記載のパルス幅変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送波信号により制御信号をパルス幅変調するパルス幅変調（以下「ＰＷＭ」という。）装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＷＭ装置としては、例えば、次のような文献に記載されるものがあった。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４８６９１４号公報（特開平６−１８８７０２号公報）
【０００４】
従来のＰＷＭ装置として、制御信号発生装置から発生した制御信号と、搬送波発生装置から発生した三角波の搬送波信号との大小を、デジタルコンパレータで比較してＰＷＭ信号を生成する装置（以下この装置を「第１のＰＷＭ装置」という。）が知られている。
【０００５】
この種の第１のＰＷＭ装置では、制御信号の変化量が大きいと、幅の狭いパルスを余分に発生する現象を生じる。例えば、制御信号がステップ状の波形の場合、制御信号が三角波の搬送波信号と一致した直後に、制御信号がステップ状に変化すると、再び三角波の搬送波信号と一致することにより、幅の狭いパルスが余分に発生し、この余分なパルスのためにＰＷＭ信号に歪みを生じるという不都合があった。
【０００６】
そこで、このような不都合を解消するために、特許文献１のＰＷＭ装置では、三角波の搬送波信号を出力する搬送波信号発生装置と、ステップ状の制御信号を出力する制御信号発生装置と、前記搬送波信号が増加中はアップ信号、減少中はダウン信号を出力するアップダウン信号発生装置と、前記搬送波信号と制御信号とを入力して比較し、一致を検出すると一致パルス信号を出力する一致装置と、前記一致装置の一致パルス信号とアップダウン信号発生装置の出力信号を入力し、ＰＷＭ信号を生成するパルス発生装置とを備え、前記一致パルス信号が出力され、ＰＷＭ信号が高レベル（以下「Ｈレベル」という。）又は低レベル（以下「Ｌレベル」という。）に変化した後、最初の１パルス目まで直前のＨレベル又はＬレベルを維持してパルス幅を決定している（以下この装置を「第２のＰＷＭ装置」という。）。これにより、余分な変調パルスの発生を防止して、変調パルス信号の歪みをなくしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の第２のＰＷＭ装置では、アップダウン信号発生装置と一致装置が必要になり、従来の第１のＰＷＭ装置をそのまま利用できないので、回路構成が複雑になったり、或いは、２パルス目以降のパルスの発生が必要な場合等に、この機能を無効にしてソフトウェアによる制御等によってＰＷＭ信号を生成するといった対策を講じることが出来ない等、使い勝手が悪いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＰＷＭ装置では、ステップ状の制御信号を発生する制御信号発生装置と、前記制御信号をパルス幅変調するための三角波の搬送波信号を発生する搬送波発生装置と、前記制御信号と前記搬送波信号とを比較して比較信号を出力する比較手段と、前記搬送波信号が前記三角波のトップかボトムにくるとトップボトム信号を発生するトップボトム信号発生装置と、エッジ検出装置と、パルス発生装置とを有している。
【０００９】
前記エッジ検出装置は、前記比較信号及び前記トップボトム信号を入力し、前記比較信号の変化を検出してエッジ検出信号を生成するエッジ検出機能を有し、前記エッジ検出信号より前記エッジ検出機能を禁止し、前記トップボトム信号により前記エッジ検出機能の禁止を解除することによって前記エッジ検出信号を出力する装置である。更に、前記パルス発生装置は、前記比較信号、エッジ検出信号、及び前記トップボトム信号に基づき、前記搬送波信号により前記制御信号をパルス幅変調したＰＷＭ信号を出力する装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１、２に係る発明によれば、エッジ検出装置により、比較手段から出力される比較信号の変化を検出し、エッジ検出装置から出力されるエッジ検出信号により、エッジ検出装置のエッジ検出機能を禁止させ、搬送波信号が三角波のトップかボトムにくると出力されるトップボトム信号によりエッジ検出機能の禁止を解除することによってＰＷＭ信号を出力する構成にしたので、余分なパルスの発生を防止することが出来る。しかも、従来のＰＷＭ装置における制御信号発生装置、搬送波発生装置、及び比較手段をそのまま利用できるので、回路構成が容易になる。
【００１１】
本発明の請求項３、４に係る発明によれば、選択手段を設けたので、余分なパルスの発生を防止する機能を有効にするか、無効にするかの選択ができる。これにより、常に余分なパルスの発生を防止する機能が有効になってしまう制限をなくすことが出来、ＰＷＭ装置の適用範囲が広がる。例えば、２パルス目以降のパルスの発生が必要な場合等、所望のパルス幅変調が出来なくなるといった制限等をなくすことが出来、２パルス目以降のパルスの発生が必要な場合等、この機能を無効にし、ソフトウエアによる制御等によってパルス幅変調が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ＰＷＭ装置は、ステップ状の制御信号を発生する制御信号発生装置と、前記制御信号をパルス幅変調するための三角波の搬送波信号を発生する搬送波発生装置と、前記制御信号と前記搬送波信号とを比較して比較信号を出力するデジタルコンパレータと、前記搬送波信号が前記三角波のトップかボトムにくるとトップボトム信号を発生するトップボトム信号発生装置と、エッジ検出装置と、パルス発生装置とを有している。
【００１３】
前記エッジ検出装置では、前記比較信号及び前記トップボトム信号を入力し、前記比較信号の変化を検出してエッジ検出信号を生成するエッジ検出機能を有し、前記エッジ検出信号より前記エッジ検出機能を禁止し、前記トップボトム信号により前記エッジ検出機能の禁止を解除することによって前記エッジ検出信号を出力する。更に、前記パルス発生装置は、前記比較信号、エッジ検出信号、及び前記トップボトム信号に基づき、前記搬送波信号により前記制御信号をパルス幅変調したＰＷＭ信号を出力する。
【実施例１】
【００１４】
（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１を示すＰＷＭ装置の構成図である。
このＰＷＭ装置は、ステップ状の制御信号Ｓ１を発生する制御信号発生装置１と、三角波の搬送波信号Ｓ２を発生する搬送波発生装置２と、搬送波信号Ｓ２のトップ値（山の値）Ｓ２ａとボトム値（谷の値）Ｓ２ｂの時にパルス状のトップボトム信号Ｓ１０を発生するトップボトム装置１０とを有し、その制御信号発生装置１及び搬送波発生装置２の出力端子に、比較手段（例えば、デジタルコンパレータ）３が接続されている。デジタルコンパレータ３は、制御信号Ｓ１と搬送波信号Ｓ２との大小を比較してこの比較結果である比較信号Ｓ３を出力する回路であり、この出力端子とトップボトム信号発生装置１０の出力端子とに、エッジ検出装置２０及びパルス発生装置３０が接続され、更に、そのエッジ検出装置２０の出力端子がパルス発生装置３０の入力端子に接続されている。
【００１５】
エッジ検出装置２０は、比較信号Ｓ３の変化を検出してエッジ検出信号Ｓ２０を出力し、このエッジ検出信号Ｓ２０を帰還（フィードバック）入力してエッジ検出機能を禁止状態にする装置であり、この出力端子にパルス発生装置３０が接続されている。パルス発生装置３０は、比較信号Ｓ３、トップボトム信号Ｓ１０、及びエッジ検出信号Ｓ２０に基づき、ＰＷＭ信号Ｓ３０を出力する装置である。
【００１６】
図２は、図１中のエッジ検出装置２０及びパルス信号発生装置３０の一例を示す構成図である。
【００１７】
エッジ検出装置２０は、デジタルコンパレータ３の出力信号をラッチするラッチ回路３ａから出力される比較信号Ｓ３を入力してラッチするラッチ回路２２を有し、この出力端子に、４入力の論理積ゲート（以下「ＡＮＤゲート」という。）からなる立ち上がり検出回路２３と、４入力のＡＮＤゲートからなる立ち下がり検出回路２４とが接続されている。
【００１８】
立ち上がり検出回路２３は、比較信号Ｓ３、ラッチ回路２２の出力信号Ｓ２２における反転信号、トップボトム信号Ｓ１０の反転信号、及びエッジ検出信号Ｓ２０の内の立ち下がり信号Ｓ２０−２の反転信号を入力し、これらの論理積を求めて立ち上がり信号Ｓ２３を出力する回路であり、この出力端子に、セットリセット・フリップフロップ回路（以下「ＲＳ−ＦＦ」という。）２５、及び２入力の論理和ゲート（以下「ＯＲゲート」という。）２７が接続されている。ＲＳ−ＦＦ２５は、立ち上がり信号Ｓ２３でセットされ、トップボトム信号Ｓ１０でリセットされて、出力信号Ｓ２５を出力する回路であり、この出力端子に、２入力のＯＲゲート２７が接続されている。２入力のＯＲゲート２７は、立ち上がり信号Ｓ２３と出力信号Ｓ２５の論理和を求めてエッジ検出信号Ｓ２０の内の立ち上がり信号Ｓ２０−１を出力する回路である。
【００１９】
立ち下がり検出回路２４は、立ち上がり信号Ｓ２０−１の反転信号、比較信号Ｓ３の反転信号、出力信号Ｓ２２、及びトップボトム信号Ｓ１０の反転信号を入力し、これらの論理積を求めて立ち下がり信号Ｓ２４を出力する回路であり、この出力端子に、ＲＳ−ＦＦ２６、及び２入力のＯＲゲート２８が接続されている。ＲＳ−ＦＦ２６は、立ち下がり信号Ｓ２４でセットされ、トップボトム信号Ｓ１０でリセットされて、出力信号Ｓ２６を出力する回路であり、この出力端子に、２入力のＯＲゲート２８が接続されている。２入力のＯＲゲート２８は、立ち下がり信号Ｓ２４と出力信号Ｓ２６の論理和を求めて立ち下がり信号Ｓ２０−２を出力する回路である。
【００２０】
このエッジ検出装置２０では、ラッチ回路３ａから入力される比較信号Ｓ３がラッチ回路２２でラッチされ、この出力信号Ｓ２２から立ち上がり検出回路２３で立ち上がりが検出され、この検出された立ち上がり信号Ｓ２３から、ＲＳ−ＦＦ２５及びＯＲゲート２７によってエッジ検出信号Ｓ２０中の立ち上がり信号Ｓ２０−１が検出される。更に、ラッチ回路２２の出力信号Ｓ２２から、立ち下がり検出回路２４で立ち下がりが検出され、この検出された立ち下がり信号Ｓ２４から、ＲＳ−ＦＦ２６及びＯＲゲート２８によってエッジ検出信号Ｓ２０中の立ち下がり信号Ｓ２０−２が検出される。立ち上がり信号Ｓ２０−１がＨレベルの時は、立ち下がり検出回路２４から出力される立ち下がり信号Ｓ２４がＬレベルとなってエッジ検出機能が禁止状態になる。同様に、立ち下がり信号Ｓ２０−２がＨレベルの時は、立ち上がり検出回路２３から出力される立ち上がり信号Ｓ２３がＬレベルとなってエッジ検出機能が禁止状態になる。
【００２１】
パルス発生装置３０は、比較信号Ｓ３と立ち上がり信号Ｓ２０−１の論理和を求めて出力信号Ｓ３１を出力する２入力のＯＲゲート３１と、出力信号Ｓ３１と立ち下がり信号Ｓ２０−２における反転信号との論理積を求めてＰＷＭ信号Ｓ３０を出力する２入力のＡＮＤゲート３２とにより構成されている。
【００２２】
図３（Ａ）、（Ｂ）は、図１中のトップボトム信号発生装置１０の一例を示す構成図であり、同図（Ａ）は、トップボトム信号発生装置１０の全体の構成図、及び同図（Ｂ）は、同図（Ａ）中の比較回路１１−１の構成図である。
【００２３】
図３（Ａ）に示すように、トップボトム信号発生装置１０は、搬送波信号Ｓ２とこの搬送波信号Ｓ２のボトム値Ｓ２ｂとを比較して一致信号Ｓ１１−１を出力する比較回路１１−１と、搬送波信号Ｓ２とこの搬送波信号Ｓ２のトップ値Ｓ２ａとを比較して一致信号Ｓ１１−２を出力する比較回路１１−２と、一致信号Ｓ１１−１とＳ１１−２の論理和を求めてトップボトム信号Ｓ１０を出力する２入力のＯＲゲート１３とにより、構成されている。比較回路１１−１と１１−２は、同一の回路構成である。
【００２４】
図３（Ｂ）に示すように、比較回路１１−１は、複数ビット（例えば、４ビット）の搬送波信号Ｓ２（Ｓ２−１〜Ｓ２−４）と、この搬送波信号Ｓ２の内の複数ビット（例えば、４ビット）のボトム信号Ｓ２ｂ（Ｓ２ｂ−１〜Ｓ２ｂ−４）との各ビットを比較する４個の排他的否定論理和ゲート（以下「ＥＸＮＯＲゲート」という。）１１ａ〜１１ｄと、この出力端子に接続されて一致信号Ｓ１１−１を出力する４入力のＡＮＤゲート１１ｅとにより構成されている。この比較回路１１−１では、４ビットの搬送波信号Ｓ２−１〜Ｓ２−４と４ビットのボトム信号Ｓ２ｂ−１〜Ｓ２ｂ−４との全ビットが一致した時だけ、出力の一致信号Ｓ１１−１がＨレベルとなる。
【００２５】
（実施例１の動作）
図４は、図１の動作波形を示すタイムチャートである。
先ず、時刻ｔ１で、制御信号Ｓ１と搬送波信号Ｓ２の大小比較の結果として、デジタルコンパレータ３から出力される比較信号Ｓ３が、ＨレベルからＬレベルに変化すると、ＰＷＭ信号Ｓ３０がＨレベルからＬレベルに変化すると共に、エッジ検出装置２０がその変化を検出し、エッチ検出信号Ｓ２０がＬレベルからＨレベルに変化する。このエッジ検出信号Ｓ２０により、エッジ検出装置２０のエッジ検出機能が禁止状態になり、以降の時刻ｔ２、ｔ３において、デジタルコンパレータ３から出力される比較信号Ｓ３が変化しても、ＰＷＭ信号Ｓ３０がＬレベルに保持される。
【００２６】
時刻ｔ４において、搬送波信号Ｓ２が三角波のトップにくると、トップボトム信号発生装置１０より、搬送波信号Ｓ２が三角波のトップかボトムにくると出力されるトップボトム信号Ｓ１０が出力され、エッジ検出装置２０のエッジ検出機能の禁止状態が解除され、このエッジ検出装置２０から出力されるエッジ検出信号Ｓ２０がＨレベルからＬレベルに変化する。
【００２７】
時刻ｔ５で、デジタルコンパレータ３から出力される比較信号Ｓ３がＬレベルからＨレベルに変化すると、ＰＷＭ信号Ｓ３０がＬレベルからＨレベルに変化すると共に、エッジ検出装置２０によりその変化が検出され、このエッジ検出装置２０から出力されるエッジ検出信号Ｓ２０がＬレベルからＨレベルに変化する。以後同様に、このエッジ検出信号Ｓ２０により、エッジ検出装置２０のエッジ検出機能が禁止状態にされることにより、時刻ｔ６、ｔ７において、デジタルコンパレータ３から出力される比較信号Ｓ３が変化しても、ＰＷＭ信号Ｓ３０がＨレベルに保持される。
【００２８】
そして時刻ｔ８において、搬送波信号Ｓ２が三角波のボトムにくると、トップボトム信号発生装置１０より、搬送波信号Ｓ２が三角波のトップかボトムにくると出力されるトップボトム信号Ｓ１０が出力され、エッジ検出装置２０のエッジ検出機能の禁止状態が解除され、エッジ検出装置２０から出力されるエッジ検出信号Ｓ２０がＨレベルからＬレベルに変化する。
【００２９】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、エッジ検出装置２０により、デジタルコンパレータ３から出力される比較信号Ｓ３の変化を検出し、エッジ検出装置２０から出力されるエッジ検出信号Ｓ２０により、エッジ検出装置２０のエッジ検出機能を禁止させ、搬送波信号Ｓ２が三角波のトップかボトムにくると出力されるトップボトム信号Ｓ１０によりエッジ検出機能の禁止を解除することによってＰＷＭ信号Ｓ３０を出力することにより、余分なパルスの発生を防止する従来の手段と同等の効果を得ることが出来る。これにより、アップダウン装置、及び一致装置がなくても従来の手段と同等の効果を得ることができる。しかも、従来の第１のＰＷＭ装置における制御信号発生装置、搬送波発生装置、及びデジタルコンパレータをそのまま利用できるので、回路構成が容易になる。
【実施例２】
【００３０】
（実施例２の構成）
図５は、本発明の実施例２を示すＰＷＭ装置の構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００３１】
本実施例２のＰＷＭ装置では、実施例１のＰＷＭ装置に、パルス制御機能選択用のフラグ４１を追加し、このフラグ４１の出力信号Ｓ４１により、選択手段（例えば、セレクタ）４２を切り替え、パルス制御機能を選択可能な構成にしている。フラグ４１は、例えば、パルス制御機能を有効にするか無効にするかを設定するレジスタにより構成され、マイクロコンピュータ等の命令でそのレジスタを“１”にセットするか“０”にリセットするかでパルス制御機能を有効にするか無効にするかを選択する構成になっている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００３２】
（実施例２の動作）
パルス制御機能選択用のフラグ４１が、パルス制御機能有効に選択された場合は、実施例１と同様の動作を行う。フラグ４１が、パルス制御機能無効に選択された場合は、デジタルコンパレータ３から出力される比較信号Ｓ３が、ＰＷＭ信号Ｓ３０となる。
【００３３】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、パルス制御機能選択用のフラグ４１及びセレクタ４２を設けたことにより、余分なパルスの発生を防止する機能を有効にするか、無効にするかの選択ができる。これにより、常に余分なパルスの発生を防止する機能が有効になってしまう制限（例えば、２パルス目以降のパルスの発生が必要な場合等、所望のパルス幅変調が出来なくなるといった制限等）をなくすことが出来、ＰＷＭ装置の適用範囲が広がる（例えば  、２パルス目以降のパルスの発生が必要な場合等、この機能を無効にし、ソフトウエアによる制御等によってパルス幅変調が可能になる）。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施例１、２に限定されず、例えば、トップボトム信号発生装置１０、エッジ検出装置２０、及びパルス発生装置３０を図示以外の他の回路構成に変更しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１を示すＰＷＭ装置の構成図である。
【図２】図１中のエッジ検出装置２０及びパルス信号発生装置３０の一例を示す構成図である。
【図３】図１中のトップボトム信号発生装置１０の一例を示す構成図である。
【図４】図１の動作波形を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の実施例２を示すＰＷＭ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１        制御信号発生装置
２        搬送波発生装置
３        デジタルコンパレータ
１０      トップボトム信号発生装置
２０      エッジ検出装置
３０      パルス発生装置
４１      フラグ
４２      セレクタ
【図１】
0004585970.tif 000002
【図２】
0004585970.tif 000003
【図３】
0004585970.tif 000004
【図４】
0004585970.tif 000005
【図５】
0004585970.tif 000006