一種提高pwm信號(hào)分辨率的波形編碼方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字編碼方法，尤其涉及一種PWM信號(hào)波形編碼方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]PWM:Pulse Width Modulat1n,脈沖寬度調(diào)制。
[0003]PWM分辯率:指PWM的占空比可調(diào)的級(jí)數(shù)。
[0004]MCU Microcontroller Unit，微處理器。
[0005]PWM電路的時(shí)間分辨率取決于時(shí)鐘頻率。一般做法，為了提高PWM的時(shí)間分辨率，就是提高PWM電路的主時(shí)鐘頻率。但是當(dāng)時(shí)鐘頻率過(guò)高時(shí)，電路成本大幅度上升，同時(shí)高頻時(shí)鐘會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的射頻干擾。在申請(qǐng)?zhí)枮镃N200480016109.9的專利文獻(xiàn)中，介紹了一個(gè)電路設(shè)計(jì)方案，提高PWM分辨率，而不提高主時(shí)鐘頻率。但是這個(gè)專利，需要額外設(shè)計(jì)可編程延時(shí)環(huán)路電路，實(shí)現(xiàn)高于主時(shí)鐘的時(shí)間分辨率。由于增加了額外的可編程延時(shí)環(huán)路電路，實(shí)現(xiàn)成本相應(yīng)增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可有效提高PWM信號(hào)分辨率，同時(shí)無(wú)需增加電路硬件成本的PWM波形編碼方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可有效提高PWM信號(hào)分辨率，同時(shí)無(wú)需增加電路硬件成本的PWM波形編碼系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種提高PWM信號(hào)分辨率的波形編碼方法，其包括步驟:S1，獲取相鄰的兩個(gè)PWM周期區(qū)間的PWM波形，所述相鄰兩個(gè)PWM周期區(qū)間為第一周期區(qū)間和第二周期區(qū)間，所述第一周期區(qū)間和第二周期區(qū)間具有PWM周期個(gè)數(shù)相同、占空比不同的PWM波形；S2，將第一周期區(qū)間中m個(gè)周期PWM波形與第二周期區(qū)間中η個(gè)PWM波形進(jìn)行組合，輸出PWM組合波形，其中，m和η均為小于PWM周期個(gè)數(shù)Ν的正整數(shù)。
[0009]優(yōu)選的，所述的輸出PWM周期區(qū)間滿足約束條件:小于或等于輸出信號(hào)要求的系統(tǒng)閉環(huán)反饋時(shí)間Τ。
[0010]優(yōu)選的，所述輸出PWM組合波形具有的波形數(shù)量Ρ符合計(jì)算公式:P=F*T/N，其中，F(xiàn)為PWM工作頻率，N為PWM周期個(gè)數(shù)。
[0011]優(yōu)選的，所述輸出PWM組合波形的占空比αΑ符合計(jì)算公式:a A= (m* α 0+η* α j)/(m+n)，其中，α。為第一周期區(qū)間的占空比，a i為第二周期區(qū)間的占空比。一種提高PWM信號(hào)分辨率的波形編碼系統(tǒng)，其用于實(shí)施提高PWM信號(hào)分辨率的波形編碼方法，系統(tǒng)包括:PWM波形產(chǎn)生模塊，用于輸出具有多個(gè)周期區(qū)間的PWM波形，所述不同周期區(qū)間的PWM周期個(gè)數(shù)相同、占空比不同；獲取模塊，用于獲取并標(biāo)識(shí)相鄰的兩個(gè)PWM周期區(qū)間:第一周期區(qū)間和第二周期區(qū)間；波形插入模塊，用于將第一周期區(qū)間中m個(gè)周期PWM波形與第二周期區(qū)間中η個(gè)PWM波形進(jìn)行組合，輸出PWM組合波形。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明利用普通帶有硬件PWM模塊的MCU，在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的占空比信號(hào)之間，插入一定數(shù)量的前后占空比信號(hào)波形，實(shí)現(xiàn)分辨率的有效提高。本發(fā)明在不改變主時(shí)鐘頻率，也不降低PWM信號(hào)頻率的前提下，僅通過(guò)簡(jiǎn)單的算法，通過(guò)編碼調(diào)整占空比，即可實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的分辨率有效提高，同時(shí)節(jié)省了電路硬件成本。
[0013]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種PWM波形編碼系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明提高PWM信號(hào)分辨率的波形編碼方法一種實(shí)施例的波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0016]原理上，從直流成分分析，PWM信號(hào)本來(lái)是線性的。
[0017]PWM的占空比α定義為:α =!；/% ；
PWM理想低通濾波器輸出電壓:u= (VH-VL)*a ;
其中，TH是一個(gè)PWM周期里面高電平的時(shí)間，!\為PWM周期，VH是PWM信號(hào)的高電平電壓，\是？麗信號(hào)的低電平電壓。輸出電壓u與PWM波形占空比α成正比。
[0018]本發(fā)明的基本構(gòu)思為:把2個(gè)相鄰的占空比PWM波形，占空比小的編碼為0( α。)，占空比大的編碼為1 ( α Λ這樣可以在2個(gè)占空比之間，通過(guò)調(diào)整0和1的組合比例，只要0和1的個(gè)數(shù)足夠多，就可以實(shí)現(xiàn)2個(gè)占空比之間的任意電壓。組合后的波形，假設(shè)是m個(gè)周期占空比小的波形，η個(gè)周期占空比大的波形，理論上平均占空比:
a A= (m* a 0+n* a j) / (m+n)；
通過(guò)調(diào)整m和n的參數(shù)，既可以實(shí)現(xiàn)α。與a i之間的任意占空比，從而得到程序可控的尚分辨率的輸出電壓。
[0019]—種提高PWM信號(hào)分辨率的波形編碼方法，其包括步驟:S1，獲取相鄰的兩個(gè)PWM周期區(qū)間的PWM波形，所述相鄰兩個(gè)PWM周期區(qū)間為第一周期區(qū)間和第二周期區(qū)間，所述第一周期區(qū)間和第二周期區(qū)間具有PWM周期個(gè)數(shù)相同、占空比不同的PWM波形；S2，將第一周期區(qū)間中m個(gè)周期PWM波形與第二周期區(qū)間中η個(gè)PWM波形進(jìn)行組合，輸出PWM組合波形，其中，m和η均為小于PWM周期個(gè)數(shù)Ν的正整數(shù)。
[0020]優(yōu)選的，所述的輸出PWM周期區(qū)間滿足約束條件:小于或等于輸出信號(hào)要求的系統(tǒng)閉環(huán)反饋時(shí)間Τ。
[0021]優(yōu)選的，所述輸出PWM組合波形具有的波形數(shù)量Ρ符合計(jì)算公式:P=F*T/N，其中，F(xiàn)為PWM工作頻率，N為PWM周期個(gè)數(shù)。
[0022]優(yōu)選的，所述輸出PWM組合波形的占空比a A符合計(jì)算公式:a A= (m* a 0+n* a )丨(m+n)，其中，a。為第一周期區(qū)間的占空比，a i為第二周期區(qū)間的占空比。
[0023]例如，PWM電路采用16MHz時(shí)鐘主頻的MCU，型號(hào)為STM8，假設(shè)實(shí)際應(yīng)用電路需要PWM工作頻率為1.6MHz，PWM信號(hào)的占空比分辨率為:16MHz/l.6MHz=10級(jí)，即共有從0到1共10個(gè)占空比等級(jí)。這里電路假定PWM是3.3V的電平，實(shí)際PWM信號(hào)低通濾波后得到的直流電壓范圍是0~3.3V，直流電壓分辨率是3.3V/10=330mv。
[0024]這是一個(gè)正常使用單片機(jī)的內(nèi)部PWM單元產(chǎn)生的分辨率。
[0025]下面，我們通過(guò)本發(fā)明的編碼方法，進(jìn)一步提高分