辨率。
[0026]我們將2個相鄰的占空比PWM信號，去掉占空比為0%和100%，從10%到90%共8個有效區(qū)間，占空比小的定義為邏輯0，占空比大的定義為邏輯1，然后通過軟件編程，假定N個PWM信號周期，改變一次0或1。這樣，在相鄰的2個PWM信號占空比里面，可以插入數(shù)個0與1組合的PWM波形。0和1的數(shù)量，取決于目標(biāo)輸出信號要求的系統(tǒng)閉環(huán)反饋時間T。假定目標(biāo)設(shè)計系統(tǒng)要求閉環(huán)反饋時間為T=lms，那么在1.6MHHZ的主頻下面，在2個占空比之間，可以插入0和1的組合波形數(shù)量是:取N=10，組合波形的數(shù)量P=l.6MHz*T/N=160。當(dāng)P=160時，分辨率增加倍數(shù)M=P - 2=158倍(本來波形只有0和1兩個)，即新的PWM分辨率Q= (10-2) *158=1284 ;這個分辨率高于 lObit 的 DAC。
[0027]如果要繼續(xù)提高分辨率，可以減小PWM周期個數(shù)N，加大系統(tǒng)閉環(huán)反饋時間T。在本例里面，假定N=10不變，T=ls，則計算新的分辨率結(jié)果如下:
Ρ=1.6ΜΗζ*Τ/Ν=1.6Μ/10=160000 倍；
分辨率增加倍數(shù)Μ=160Κ - 2=159998 ；
PWM 波形新的分辨率 Q=8*M=8*159998=1279984 ；
這個分辨率，高于20bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。
[0028]本算法用于PWM波形合成系統(tǒng)，可以實現(xiàn)分辨率的大幅提升。
[0029]為方便進(jìn)一步說明，下面畫圖演示一個簡化的PWM波形合成實例。此處取PWM波形組合單元的PWM方波個數(shù)N=10，占空比20%的信號取為邏輯0信號，占空比30%的信號取為邏輯1信號。
[0030]圖1中的A波形是10個周期的30%占空比的PWM信號波形(第一周期區(qū)間)；B波形是10個周期的20%占空比PWM信號波形(第一周期區(qū)間)。
[0031]取前3個周期是占空比為30%的1信號，后7個周期是占空比為20%的0信號，合成PWM組合波形如圖1中的C波形所示。
[0032]組合后的新PWM波形的占空比為:(30%*3+20%*7) /10=23%。
[0033]—種提高PWM信號分辨率的波形編碼系統(tǒng)，其用于實施提高PWM信號分辨率的波形編碼方法，系統(tǒng)包括:PWM波形產(chǎn)生模塊，用于輸出具有多個周期區(qū)間的PWM波形，所述不同周期區(qū)間的PWM周期個數(shù)相同、占空比不同；獲取模塊，用于獲取并標(biāo)識相鄰的兩個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個周期PWM波形與第二周期區(qū)間中η個PWM波形進(jìn)行組合，輸出PWM組合波形。PWM波形產(chǎn)生模塊輸出PWM波形，獲取模塊中增加一個計數(shù)器來計數(shù)PWM周期波形輸出數(shù)量Ν，波形插入模塊再根據(jù)預(yù)設(shè)的占空比值計算出的0與1組合比例，間隔調(diào)整MCU的占空比調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)PWM波形合成輸出，循環(huán)往復(fù)。
[0034]本發(fā)明利用普通帶有硬件PWM模塊的MCU，在已經(jīng)實現(xiàn)的占空比信號之間，插入一定數(shù)量的前后占空比信號波形，實現(xiàn)分辨率的有效提高。本發(fā)明在不改變主時鐘頻率，也不降低PWM信號頻率的前提下，僅通過簡單的算法，通過編碼調(diào)整占空比，即可實現(xiàn)PWM信號的分辨率有效提高，同時節(jié)省了電路硬件成本。
[0035]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種PWM波形編碼系統(tǒng)。
[0036]以上是對本發(fā)明的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種提高PWM信號分辨率的波形編碼方法，其特征在于，其包括步驟: S1，獲取相鄰的兩個PWM周期區(qū)間的PWM波形，所述相鄰兩個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個周期PWM波形與第二周期區(qū)間中η個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周期個數(shù)Ν的正整數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高PWM信號分辨率的波形編碼方法，其特征在于，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要求的系統(tǒng)閉環(huán)反饋時間Τ。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高PWM信號分辨率的波形編碼方法，其特征在于，所述輸出PWM組合波形具有的波形數(shù)量Ρ符合計算公式:P=F*T/N，其中，F(xiàn)為PWM工作頻率，N為PWM周期個數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高PWM信號分辨率的波形編碼方法，其特征在于，所述輸出PWM組合波形的占空比α Α符合計算公式:a A= (m* a Q+n* a ^ / (m+n)，其中，α。為第一周期區(qū)間的占空比，h為第二周期區(qū)間的占空比。5.一種提高PWM信號分辨率的波形編碼系統(tǒng)，其特征在于，其用于實施如權(quán)利要求1至4任一項所述的提高PWM信號分辨率的波形編碼方法，系統(tǒng)包括: PWM波形產(chǎn)生模塊，用于輸出具有多個周期區(qū)間的PWM波形，所述不同周期區(qū)間的PWM周期個數(shù)相同、占空比不同； 獲取模塊，用于獲取并標(biāo)識相鄰的兩個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個周期PWM波形與第二周期區(qū)間中η個PWM波形進(jìn)行組合，輸出PWM組合波形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高PWM信號分辨率的波形編碼方法及系統(tǒng)。方法包括步驟：將第一周期區(qū)間中m個周期PWM波形與第二周期區(qū)間中n個PWM波形進(jìn)行組合，輸出PWM組合波形。系統(tǒng)包括PWM波形產(chǎn)生模塊、獲取模塊、波形插入模塊。本發(fā)明利用普通帶有硬件PWM模塊的MCU，在已經(jīng)實現(xiàn)的占空比信號之間，插入一定數(shù)量的前后占空比信號波形，實現(xiàn)分辨率的有效提高。本發(fā)明在不改變主時鐘頻率，也不降低PWM信號頻率的前提下，僅通過簡單的算法，通過編碼調(diào)整占空比，即可實現(xiàn)PWM信號的分辨率有效提高，同時節(jié)省了電路硬件成本。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種PWM波形編碼系統(tǒng)。
【IPC分類】H03K7/08
【公開號】CN105375907
【申請?zhí)枴緾N201510697593
【發(fā)明人】翟迪國, 易子川, 周國富
【申請人】華南師范大學(xué), 深圳市國華光電科技有限公司, 深圳市國華光電研究院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月21日