JPH03280722A - Digital analog conversion circuit - Google Patents

Digital analog conversion circuit

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JPH03280722A
JPH03280722A JP8273190A JP8273190A JPH03280722A JP H03280722 A JPH03280722 A JP H03280722A JP 8273190 A JP8273190 A JP 8273190A JP 8273190 A JP8273190 A JP 8273190A JP H03280722 A JPH03280722 A JP H03280722A
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JP
Japan
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signal line
circuit
pwm
value
difference
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JP8273190A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Sakamoto
英樹 坂本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To decrease delay in an output analog voltage by revising a duty ratio by a value resulting from application of a prescribed function to a difference for one period of a pulse width modulation wave. CONSTITUTION:A microcomputer 15 outputs a setting value after setting of revision to a bus 13, calculates a difference between the setting value after revision and the setting value before revision and outputs the difference to a bus 14. Thus, a difference is set to a preset counter 7, a code latch 9 latches a low level to set a code signal line to a low level and a trigger signal is outputted to a trigger signal line 4. The clock circuit is synchronized by the trigger signal, the preset counter 7 starts counting and a high level timer signal is outputted to a timer signal line 8. Moreover, a low level is outputted to an output signal line 12 and a pulse width of a signal on the output signal line 12 is reduced for 1PWM period.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はPWM方式のディジタル・アナログ変換回路に
関し、特に小電力を用いたPWM波をフィルタで平滑化
して使用するディジタル・アナログ変換回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a PWM type digital-to-analog conversion circuit, and more particularly to a digital-to-analog conversion circuit that uses a low power PWM wave after smoothing it with a filter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のかかるディジタル・アナログ変換回路(以下、D
/A変換回路と称す)は種々の形式があるが、特にモー
タ制御などの用途にはパルス幅変調(以下、PWMと称
す)回路が用いられている。
Such a conventional digital-to-analog conversion circuit (hereinafter referred to as D
There are various types of A/A conversion circuits, but pulse width modulation (hereinafter referred to as PWM) circuits are particularly used for applications such as motor control.

このPWM回路はディジタル回路で構成するため、小型
化され且つ変換精度が良く、集積回路化にも適している
。このため、サーボ制御用の集積回路に広く利用されて
いる。また、PWM波で大電力のモータを駆動するとき
は、PWM波を直接モータに印加するが、VTRの回転
へラドモータのように信号を記録再生する機構に用いら
れるモータの場合は、PWM波をフィルタで平滑化して
から印加する。これはPWM波のりプル分が記録再生信
号にジッタを生じさセることや、モータのうなりあるい
は不要電波の放射などを防止3゛るためである。
Since this PWM circuit is constituted by a digital circuit, it is miniaturized, has good conversion accuracy, and is suitable for integration into an integrated circuit. For this reason, it is widely used in integrated circuits for servo control. Also, when driving a high-power motor with PWM waves, the PWM waves are applied directly to the motor, but in the case of a motor used in a mechanism that records and reproduces signals, such as a RAD motor to rotate a VTR, PWM waves are applied directly to the motor. Apply after smoothing with a filter. This is to prevent the PWM wave ripple from causing jitter in the recording/reproduction signal, the motor beat, or the emission of unnecessary radio waves.

上述したPWMeを平滑化するには、PWM繰り返1−
周期の10倍以上の時定数を持つフィルタを接続しなけ
ればならない。例えば、前述したVTRの回転−・ラド
モータのサーボ制御回路では、ハードウェアの限界のた
めにPWM繰り返し周期は50[Iμs](繰り返り周
波数20[kHz])程度である。従って、平滑化のだ
めのフィルタの時定数は500「μS口以上になる。と
ころが、VTRの回転−\ラドモータのサーボ制御にお
いて、サンプリング周期は1[mS]以下が要求されて
いる。
To smooth the PWMe described above, PWM iteration 1-
A filter with a time constant of at least 10 times the period must be connected. For example, in the servo control circuit for the rotation/rad motor of the VTR described above, the PWM repetition period is about 50 [Iμs] (repetition frequency 20 [kHz]) due to hardware limitations. Therefore, the time constant of the smoothing filter is 500 μS or more. However, in the servo control of the rotation/rad motor of a VTR, the sampling period is required to be 1 [mS] or less.

このため、フィルタの時定数による遅れは無視できず、
サーボ制御特性に悪影響をおよぼしている。
Therefore, the delay due to the filter time constant cannot be ignored,
This has an adverse effect on the servo control characteristics.

第10図はかかる従来の一例を説明するためのPWM波
平滑後のタイミング図である。
FIG. 10 is a timing diagram after PWM wave smoothing for explaining an example of such a conventional technique.

第10図に示づように、かかる波形は時定数τ10T(
TはPWM繰り返し周期)の1次フィルタl / c 
1 +jwτ)でPWM波を平滑した場合を示している
。例えば、回転−・ッドモ・−夕のサーボ制御回路は、
ロックしたときにPWM波のデ。
As shown in FIG. 10, such a waveform has a time constant τ10T (
T is the PWM repetition period) first-order filter l/c
1 + jwτ). For example, the servo control circuit for rotation, control, and rotation is as follows:
De of PWM wave when locked.

ティ比が50[%]前後になるように設計するから、こ
こではデユーティ比が150[%]前後における動作に
ついて説明する。
Since the design is such that the duty ratio is around 50%, the operation when the duty ratio is around 150% will be described here.

第10図においては、時刻Oのときにテユティ比な50
[%]から52[%]に変更しており、また平滑後の平
均値が52[%]に十分近づくためには、τの約2倍す
なわち20T以上の時間が必要である。、1−かるに、
前述したサーボ制御のサンプリング周期]、[mS]は
PWM繰り返1−周波数T=50[μS]の20倍であ
るので、フィルタの遅れはサンプリング周期と同等にな
ってしまっている。このため、位相の回り込みが無視で
きず且つ所望のサーボ特性を実現できないばかりでなく
、サーボ系の安定性を損なうなどの不具合を引き起こし
てしまっている。
In Fig. 10, at time O, the Teuty ratio is 50
[%] to 52[%], and in order for the average value after smoothing to sufficiently approach 52[%], a time of approximately twice τ, that is, 20T or more is required. ,1-Karuni,
Since the above-mentioned servo control sampling period], [mS] is 20 times the PWM repetition 1-frequency T=50 [μS], the delay of the filter is equal to the sampling period. For this reason, the phase wrap-around cannot be ignored, and it is not only impossible to achieve desired servo characteristics, but also causes problems such as loss of stability of the servo system.

〔発明が解決1〜ようとする課題〕 」二連した従来のD/A変換回路は、設定値に比例した
チューティ比を有するPWM波を発生させ、フィルタで
千消化してアナログ電圧を得る構成になっている。従っ
て、設定値を変更するときは、平滑化のためのフィルタ
の時間応答分だけ出力アナログ電圧に遅れを生じるとい
う欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention 1] The conventional D/A converter circuit is configured to generate a PWM wave having a tute ratio proportional to a set value, and decimate it with a filter to obtain an analog voltage. It has become. Therefore, when changing the set value, there is a drawback that the output analog voltage is delayed by the time response of the smoothing filter.

本発明の目的は、かかる設定値変更の際の出力アナログ
電圧の遅れを低減させることのできるD/A変換回路を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a D/A conversion circuit that can reduce the delay in the output analog voltage when changing the set value.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明のD/A変換回路は、設定値に比例したチューテ
ィ比を有するパルス幅変調波を発生するパルス幅変調回
路と、前記設定値を第1の値から第2の値に変更すると
きの差分を生成する差分演算回路と、前記設定値を前記
第1の値から前記第2の値に変更した直後の前記パルス
幅変調波の1周期の期間は前記差分に所定の関数を施し
た値たけ前記デユーティ比を変更する回路とを含んで構
成される。
The D/A conversion circuit of the present invention includes a pulse width modulation circuit that generates a pulse width modulation wave having a tute ratio proportional to a set value, and a pulse width modulation circuit that generates a pulse width modulated wave having a tute ratio proportional to a set value. A difference calculation circuit that generates a difference, and a period of one cycle of the pulse width modulated wave immediately after changing the set value from the first value to the second value is a value obtained by applying a predetermined function to the difference. and a circuit for changing the duty ratio.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第一の実施例を示すD/A変換回路の
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a D/A conversion circuit showing a first embodiment of the present invention.

第1図に示すように、本実施例はPWM回路1から繰り
返し周期Tう1.−50[μS]でハイアクティブのP
WM波をPWM信号線2に出力する。
As shown in FIG. 1, the present embodiment starts from a PWM circuit 1 with a repetition period T1. High active P at -50 [μS]
The WM wave is output to the PWM signal line 2.

このPWM回路1に数値n(n==o、]、、2. ・
−100)を設定すると、デユーティ比がn[%]のP
WM波を出力する。また、エツジ検出回路3はこのPW
M波の立上りおよび立下りエツジを検出17、その論理
をとって)・リガ信号線4にトリガ信号を出力する。後
述する符号ラッチ9に接続された符号信号線10がハイ
レベルのときは、PWM波の立下りエツジを検出17、
逆にロウレベルのときは、立上りエツジを検出する。ト
リガ信号線4に接続されたクロック回路5は周期TC=
5[μS]のクロック信号を発生し7、トリガ信号線4
からトリガ信号を入力したときは、クロック信号をトリ
ガ信号に同期化する。ブリセット力1クンタフはクロッ
ク信号線6からのクロック信号によって値を1ずつ減少
するデクリメントカウンタであり、■・リガ信号線4か
らのトリガ信号によって計数動作を開始し、値がOにな
ったとき計数動作を停止する。この計数動作開始から計
数動作停止までの間だけ、タイマ信号線8にハイレベル
のタイマ信号を出力する。また、符号ラッチ9はプリセ
ットカウンタ7に設定するプリセット値の符号を記憶す
るラッチであり、符号が正のときはハイレベルを、また
符号が負のときはロウレベルをそれぞれ符号信号として
前述した符号信号線10に出力する。
This PWM circuit 1 has a numerical value n (n==o, ], 2.
-100), P with duty ratio n [%]
Outputs WM waves. Also, the edge detection circuit 3
The rising and falling edges of the M wave are detected 17, the logic is taken, and a trigger signal is output to the trigger signal line 4. When a code signal line 10 connected to a code latch 9 (described later) is at a high level, a falling edge of the PWM wave is detected 17;
Conversely, when the signal is at low level, a rising edge is detected. The clock circuit 5 connected to the trigger signal line 4 has a period TC=
Generates a clock signal of 5 [μS] 7, and connects the trigger signal line 4
When a trigger signal is input from , the clock signal is synchronized with the trigger signal. The preset force 1 Kuntahu is a decrement counter that decreases the value by 1 in response to the clock signal from the clock signal line 6, and starts counting operation by the trigger signal from the trigger signal line 4, and when the value reaches O. Stop counting operation. A high-level timer signal is output to the timer signal line 8 only from the start of the counting operation to the stop of the counting operation. Further, the sign latch 9 is a latch that stores the sign of the preset value set in the preset counter 7, and when the sign is positive, a high level is used, and when the sign is negative, a low level is used as a code signal. Output on line 10.

選択回路11はPWM信号線2に送出されたPWM波と
符号信号線10に送出された符号信号のいずれかをタイ
マ信号線8からのタイマ信号に基づき選択し、その出力
信号を出力信号線12に出力する。更に、マイクロコン
ピュータ15は差分演算回路を含み、PWM回路1に設
定する値(データ)をバス13に出力する一方、差分演
算回路を用いて前回の設定値と今回の設定値の差を演算
し且つその結果をバス14に出力する。このとき、差の
絶対値をプリセットカウンタ7に、また符号を符号ラッ
チ9にそれぞれ設定する。このとき、符号が正のときは
ハイレベル、負のときはロウレベルをそれぞれ符号ラッ
チ9に格納する。
The selection circuit 11 selects either the PWM wave sent to the PWM signal line 2 or the code signal sent to the code signal line 10 based on the timer signal from the timer signal line 8, and sends the output signal to the output signal line 12. Output to. Furthermore, the microcomputer 15 includes a difference calculation circuit, and while outputting the value (data) to be set in the PWM circuit 1 to the bus 13, the microcomputer 15 uses the difference calculation circuit to calculate the difference between the previous set value and the current set value. Moreover, the result is outputted to the bus 14. At this time, the absolute value of the difference is set in the preset counter 7, and the sign is set in the code latch 9. At this time, when the sign is positive, a high level is stored in the sign latch 9, and when the sign is negative, a low level is stored in the sign latch 9.

尚、第1図では図示していないが、出力信号線12には
平滑化のためのフィルタを接続する。このフィルタは時
定数τがτ= 10 TPWM= 500[μS]の一
次フィルタである。
Although not shown in FIG. 1, a filter for smoothing is connected to the output signal line 12. This filter is a primary filter with a time constant τ of τ=10 TPWM=500 [μS].

上述した構成のD/A変換回路において、クロック信号
の周期TC”5[μS]はフィルタの時定数τ=500
[μS]などに基づいて算出した数値であるが、この算
出方法については後述する。
In the D/A conversion circuit configured as described above, the period TC"5 [μS] of the clock signal is the time constant τ of the filter = 500.
This is a numerical value calculated based on [μS] etc., and the calculation method will be described later.

第2図は第1図における変換回路の動作を説明するため
のタイミング図である。
FIG. 2 is a timing diagram for explaining the operation of the conversion circuit in FIG. 1.

第2図に示すように、かかるタイミングはPWM波のデ
ー−ティ比を50[%コから52[%]に変更するとき
の動作タイミングである。このPWM波のデユーティ比
を52[%]にするには、PWM回路1に数値52を設
定する。一方、マイクロコンピュータ15は変更後の設
定値52をバス13に出力するとともに、変更後の設定
値52および変更前の設定値50の差分52−50=+
2を計算し、この差分値を時刻tlに、バス14へ出力
する。従って、プリセットカウンタ7には2が設定され
るとともに、符号ラッチ9はハイレベルがラッチされ、
符号信号線10をハイレベルにする。
As shown in FIG. 2, this timing is the operation timing when changing the duty ratio of the PWM wave from 50% to 52%. In order to set the duty ratio of this PWM wave to 52%, a value of 52 is set in the PWM circuit 1. On the other hand, the microcomputer 15 outputs the changed set value 52 to the bus 13, and the difference 52-50 between the changed set value 52 and the unchanged set value 50=+
2 and outputs this difference value to the bus 14 at time tl. Therefore, the preset counter 7 is set to 2, and the code latch 9 is latched at a high level.
The code signal line 10 is set to high level.

次に、時刻t2から次のPWM周期が始まる。Next, the next PWM cycle starts from time t2.

このとき、PWM信号線2のPWM波はデユティ比52
[%コとなっている。しかるに、符号信号線10がハイ
レベルでありエツジ検出回路3を立下りエツジ検出に設
定しているため、PWM信号線2の立下り時刻t3にト
リガ信号線4にトリガ信号を出力する。このトリガ信号
によりクロック回路5は同期化されるので、プリセット
カウンタ7は計時動作を開始する。それ故、時刻t3か
ら2To=10[μSコの間タイマ信号線8にハイレベ
ルのタイマ信号が出力される。
At this time, the PWM wave on the PWM signal line 2 has a duty ratio of 52.
[It is %co.] However, since the code signal line 10 is at a high level and the edge detection circuit 3 is set to detect falling edges, a trigger signal is output to the trigger signal line 4 at the falling time t3 of the PWM signal line 2. Since the clock circuit 5 is synchronized by this trigger signal, the preset counter 7 starts a time counting operation. Therefore, a high-level timer signal is output to the timer signal line 8 for 2To=10 μS from time t3.

次に、タイマ信号線8がハイにベルのときは、選択回路
11が符号信号線10を選択しているので、出力信号線
12には時刻t3から時刻t4までの間ハイレベルを出
力する。従って、時刻t4からt、までのIPWM周期
の間は、出力信号線12のPWM波のパルス幅が2TC
=10[μS]たけ増加する。
Next, when the timer signal line 8 is at a high level, the selection circuit 11 has selected the code signal line 10, and therefore outputs a high level to the output signal line 12 from time t3 to time t4. Therefore, during the IPWM cycle from time t4 to time t, the pulse width of the PWM wave on the output signal line 12 is 2TC.
= 10 [μS] increase.

第3図は第1図における変換回路の動作を説明するため
の第2図と同様のタイミング図である。
FIG. 3 is a timing diagram similar to FIG. 2 for explaining the operation of the conversion circuit in FIG. 1.

第3図に示すように、かかるタイミングはPWM波のデ
ユーティ比を520%]から490%]に変更するとき
の動作タイミングである。このPWM波のデユーティ比
を49[%コにするには、PWM回路回路数値49を設
定する。一方、マイクロコンピュータ15は変更後の設
定値49をバス13に出力するとともに、変更後の設定
値49と変更前の設定値52との差49−52=−3を
計算し、この差分値を時刻t6にバス14へ出力する。
As shown in FIG. 3, this timing is the operation timing when changing the duty ratio of the PWM wave from 520% to 490%. To set the duty ratio of this PWM wave to 49%, set the PWM circuit circuit value to 49. On the other hand, the microcomputer 15 outputs the changed setting value 49 to the bus 13, calculates the difference 49-52=-3 between the changed setting value 49 and the unchanged setting value 52, and calculates this difference value. It is output to the bus 14 at time t6.

従って、プリセットカウンタ7には3を設定するととも
に、符号ラッチ9にはロウレベルをラッチし、符号信号
線10をロウレベルにする。
Therefore, the preset counter 7 is set to 3, the code latch 9 latches a low level, and the code signal line 10 is set to a low level.

次に、符号信号線10がロウレベルでありエツジ検出回
路3を立上りエツジ検出に設定しているため、PWM信
号線2の立上り時刻t7には、トリガ信号線4にトリガ
信号を出力する。このトリ力信号によりクロック回路5
は同期化されるので、ブリ七ットカウンタ7は計時動作
を開始する。それ故、時刻t7から3T9ニ151]μ
S]の間のタイマ信号線8にハイレベルのタイマ信号を
出力する。
Next, since the code signal line 10 is at a low level and the edge detection circuit 3 is set to detect rising edges, a trigger signal is output to the trigger signal line 4 at the rising time t7 of the PWM signal line 2. This trigger signal causes the clock circuit 5 to
are synchronized, so the digital counter 7 starts its timekeeping operation. Therefore, from time t7 to 3T9 d151]μ
A high-level timer signal is output to the timer signal line 8 between the two terminals.

また、符号信号線10げ、ロウレベルであるから、時刻
t、から時刻t8の間、出力信号線12にロウレベルを
出力することになる。従って、時刻t7から時刻t、ま
での1.l)WM周期の間は、出力信号線12のPWM
パルス幅を3Tc=15[μS]たけ減少する。
Further, since the code signal line 10 is at a low level, a low level is outputted to the output signal line 12 from time t to time t8. Therefore, 1. from time t7 to time t. l) During the WM period, the PWM of the output signal line 12
The pulse width is decreased by 3Tc=15 [μS].

第4図は第1図に示す出力線に平滑フィルタを接続した
ときの動作タイミング図である。
FIG. 4 is an operation timing diagram when a smoothing filter is connected to the output line shown in FIG. 1.

第4図に示すように、この動作タイミングは上述17た
回路で、出力信号線12に平滑化のための続1−たとき
の平滑後の波形を表わしている。かかる平滑波形はPW
M波のチューティ比を501%]から52「%〕に変更
した場合も、また521]%コから49「%〕に変更1
−だ場合も、PWM波2周期程度の時間で所望の電圧に
到達することができ、フィルタによる遅延は従来例に比
ヘイ)とはるかに小さい。
As shown in FIG. 4, this operation timing represents the waveform after smoothing when the output signal line 12 is connected to the output signal line 12 for smoothing in the circuit 17 described above. Such a smooth waveform is PW
When changing the M wave tutee ratio from 501% to 52%, it also changes from 521% to 49%1.
Even in the case of -, the desired voltage can be reached in about two cycles of the PWM wave, and the delay due to the filter is much smaller than that of the conventional example.

例えば、上述したD/A変換回路をVTRの回転−ラド
モータのサーポ制御回路に使用した場合、フィルタによ
る遅延が位相の回り込みとなる不具合は解消され、良好
なサーポ特性が得られる。
For example, when the above-described D/A conversion circuit is used in a servo control circuit for a rotary-rad motor of a VTR, the problem of phase wraparound caused by a delay caused by a filter is eliminated, and good servo characteristics can be obtained.

尚、上述した例ではフィルタの時定数τがPWM周期T
81.の10倍の1次フィルタについて述べたが、フィ
ルタの時定数や次数が本例と異なる場合もクロック回路
5の発振周期を変更するだけで対応することができる。
In addition, in the above example, the time constant τ of the filter is equal to the PWM period T.
81. Although the description has been made regarding a first-order filter that is 10 times larger than the above, even if the time constant or order of the filter is different from this example, it can be handled simply by changing the oscillation period of the clock circuit 5.

次に、−例として時定数τ= k T pw、、バに:
定数)01次フィルターーーーーーーーーーの場合につ
いて、り1+」ωkT、、□、。
Then - as an example, the time constant τ = k T pw, .
For the case of a constant) 01st-order filter, ri1+''ωkT,, □,.

ロック回路5の発振周期Tcの計算力法を第5図を参照
して説明する。
A method for calculating the oscillation period Tc of the lock circuit 5 will be explained with reference to FIG.

第5図は第1図におけるPWM波および]次フィルタ通
過後の波形の特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram of the PWM wave in FIG. 1 and the waveform after passing through the ]-order filter.

A特性およびB特性のようになる。ところが、T PW
M <τであるため、実際には直線CおよびDのように
近似することができる。また、T p=、t <:τか
ら、y、ξ)・2である。そこで、直線Cおユ゛ひDに
’j 1=Y2=Y(チューティ比)を代入すると、と
なる。かかる(1)式は直線Cを表わ(−1また(2)
式は直線りを表わす。従って、PWM波がハイ1/べで
下降する。
It becomes like A characteristic and B characteristic. However, T PW
Since M < τ, it can actually be approximated by straight lines C and D. Also, since T p =, t <: τ, y, ξ)·2. Therefore, by substituting 'j1=Y2=Y (Tutee ratio) into the straight lines C and D, we get the following equation. This equation (1) represents the straight line C (-1 or (2)
The formula represents straight line. Therefore, the PWM wave falls at high 1/be.

上述17た第1図の回路において、PWM回路1の設定
値を差分mだけ増加すると、PWM波のハイレベルの時
間がmTcだけ増加し、ロウレベルの時間がmTcだけ
減少する。従って、平滑後の波形は、 たけ上昇することになる。一方、PWM回路回路膜定値
kmたけ増加することは、平均値を一00 (100はPWM波の分解能)たけ増加することに等し
いから、 となる。こh、より、 T、二    TPい、            ・・
・・・・(3)00 とすることにより、本実施例で述べたフィルタによる時
間遅れが低減される。
In the circuit shown in FIG. 1 described above, when the set value of the PWM circuit 1 is increased by the difference m, the high level time of the PWM wave increases by mTc, and the low level time decreases by mTc. Therefore, the waveform after smoothing will rise by . On the other hand, since increasing the PWM circuit film constant value by km is equivalent to increasing the average value by 100 (100 is the resolution of the PWM wave), the following equation is obtained. T, two TP...
...(3)00, the time delay caused by the filter described in this embodiment is reduced.

また、ここては設定値を増加する場合を述べたが、減少
する場合も同様に(3)式が得られる。
Further, although the case where the set value is increased has been described here, equation (3) can be similarly obtained when the set value is decreased.

従って、クロック回路5の発振周期T。を(3)式の値
に設定することにより、任意の1次フィルタに対応する
ことができる。また、フィルタの次数が1次以外の場合
もPWM波に対する応答を直線で近似し、」−述した手
法と同様にTCとT pwユ、の関係を導出すれば良い
Therefore, the oscillation period T of the clock circuit 5. By setting the value of Equation (3), it is possible to correspond to an arbitrary first-order filter. Furthermore, even when the order of the filter is other than the first order, the response to the PWM wave may be approximated by a straight line, and the relationship between TC and Tpw may be derived in the same manner as in the method described above.

要するに、本実施例のD/A変換回路は、PWM波の平
滑用フィルタによる遅れを非常に小さくすることができ
、従来のフィルタによる遅延のために性能を制限せざる
を得なかったサーボ制御等の応用にも性能を向上するこ
とができる。
In short, the D/A conversion circuit of this embodiment can greatly reduce the delay caused by the PWM wave smoothing filter, and can be used for servo control, etc., which had to limit performance due to the delay caused by conventional filters. The performance can also be improved in applications.

第6図は本発明の第二の実施例を示すD/A変挽回路の
ブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of a D/A conversion circuit showing a second embodiment of the present invention.

第6図に示すように、本実施例はPWM回路101がモ
ジュロレジスタ103又はモジュロレジスタ104の設
定値に比例したチューティ比のPWM波を発生し、それ
を出力信号線107に出力する。この設定値がnのとき
は、デユーティ比n[%コのPWM波を発生する。選択
回路102は選択信号線108がハイレベルのときはモ
ジュロレジスタ103を選択し、ロウレベルのときはモ
ジュロレジスタ104を選択する。このモジュロレジス
タ103,104は共にPWM回路101に設定するモ
ジュロ値を保持するレジスタであった。また、マイクロ
フンピユータ105は前述した第一の実施例と同様に差
分演算回路を含んでおり、PWM回路101に設定する
値をモジュロレジスタ104に設定する値をモジュロレ
ジスタ104に設定するとともに、 〔前回の設定値−今回の設定値〕×lO+今回の設定値
・・・(4)(4)式に記載の値を設定し且つその結果
をモジュロレジスタ103に設定する。このとき、同時
にライト信号線109にパルスを出力する。尚、ここで
(4)式の計数10は第一の実施例において、Tc” 
 TPWMとしたことと同じ理由による。更に、0 ワンショット回路106は出力信号線107のPWM波
に同期してPWM波1周期の幅のパルスを発生し、それ
を選択信号線108に出力する回路である。すなわち、
ライト信号線109からパルスを入力したときは、ハイ
レベルのパルスを出力し、それ以外のときはロウレベル
を圧力する。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, a PWM circuit 101 generates a PWM wave with a tutey ratio proportional to the set value of a modulo register 103 or 104, and outputs it to an output signal line 107. When this set value is n, a PWM wave with a duty ratio of n[%] is generated. The selection circuit 102 selects the modulo register 103 when the selection signal line 108 is at a high level, and selects the modulo register 104 when it is at a low level. The modulo registers 103 and 104 are both registers that hold a modulo value to be set in the PWM circuit 101. Further, the microcomputer 105 includes a difference calculation circuit as in the first embodiment described above, and sets the value to be set in the PWM circuit 101 in the modulo register 104 and the value to be set in the modulo register 104. Previous setting value - current setting value]×lO+current setting value (4) Set the value described in equation (4), and set the result in the modulo register 103. At this time, a pulse is simultaneously output to the write signal line 109. Incidentally, here, the count 10 in equation (4) is Tc'' in the first embodiment.
This is for the same reason as TPWM. Furthermore, the 0 one-shot circuit 106 is a circuit that generates a pulse with a width of one PWM wave cycle in synchronization with the PWM wave on the output signal line 107 and outputs it to the selection signal line 108. That is,
When a pulse is input from the write signal line 109, a high-level pulse is output, and at other times, a low-level pulse is output.

第7図は第6図における変換回路の動作を説明するため
のタイミング図である。
FIG. 7 is a timing diagram for explaining the operation of the conversion circuit in FIG. 6.

第7図に示すように、この例はPWM波のデユーティ比
を50[%]から52口%コに変更するときのタイミン
グである。まず、時刻t1において、マイクロコンピュ
ータ−05はモジュロレジスター04に数値52を設定
するとともに、前述した(4)式に基づき、(52−5
0)X 10+5272を計算し、モジュロレジスター
03に72を設定する。このときライト信号線109に
パルスを出力する。次に、時刻t2からt3までの間、
すなわち次のPWM周期、ワンショット回路106は選
択信号線108にハイレベルを出力する。これにより、
選択回路102は時刻t2からt3までの間モジュロレ
ジスタ103を選択し、時刻t3以降はモジュロレジス
タ104を選択する。
As shown in FIG. 7, this example shows the timing when changing the duty ratio of the PWM wave from 50% to 52%. First, at time t1, the microcomputer-05 sets the numerical value 52 in the modulo register 04, and based on the above-mentioned equation (4), (52-5
0) Calculate X 10+5272 and set 72 in modulo register 03. At this time, a pulse is output to the write signal line 109. Next, from time t2 to t3,
That is, in the next PWM cycle, the one-shot circuit 106 outputs a high level to the selection signal line 108. This results in
The selection circuit 102 selects the modulo register 103 from time t2 to t3, and selects the modulo register 104 after time t3.

従って、出力信号線107のPWM波形は、時刻t2か
らt3までの1周期がデイ−ティ比72[%]であり、
時刻t3以降はデユーティ比52[%]となる。要する
に、この波形は前述した第2図の圧力信号線12の波形
と同様である。
Therefore, the PWM waveform of the output signal line 107 has a duty ratio of 72% in one cycle from time t2 to t3,
After time t3, the duty ratio becomes 52%. In short, this waveform is similar to the waveform of the pressure signal line 12 in FIG. 2 described above.

第8図は第6図における変換回路の第7図とは別の動作
例を説明するためのタイミング図である。
FIG. 8 is a timing diagram for explaining an example of the operation of the conversion circuit in FIG. 6, which is different from that in FIG. 7.

第8図に示すように、デユーティ比を520%]から4
9[%コに変更するときのタイミングである。
As shown in Figure 8, the duty ratio is changed from 520% to 4
This is the timing to change to 9[%].

かかる例におけるマイクロコンピュータ105やモジュ
ロレジスタ103,104等の動作は、前述した第7図
の場合と同様であるので、その説明は省略する。尚、こ
の場合に時刻t5からt6のPWM波1周期の期間はデ
ユーティ比が22[%]となり、時刻t6以降はデユー
ティ比が49[%]となる。
The operations of the microcomputer 105, modulo registers 103, 104, etc. in this example are the same as in the case of FIG. 7 described above, so a description thereof will be omitted. In this case, the duty ratio is 22 [%] during one period of the PWM wave from time t5 to t6, and the duty ratio is 49 [%] after time t6.

第9図は第6図に示す出力線に平滑フィルタを接続した
ときの動作タイミング図である。第9図に示すように、
ここではデユーティ比を50口%コー52[%]→49
[%]に変更したときの平滑波形を表わしている。上述
した平滑化のためのフィルタは従来例と同じであるが、
本実施例においても、前述した第一の実施例と同様の効
果が得られる。
FIG. 9 is an operation timing diagram when a smoothing filter is connected to the output line shown in FIG. 6. As shown in Figure 9,
Here, the duty ratio is 50% (52%) → 49
It shows the smooth waveform when changed to [%]. The smoothing filter described above is the same as the conventional example, but
In this embodiment as well, the same effects as in the first embodiment described above can be obtained.

また、第一の実施例においては、平滑化のためのフィル
タを変更したときはクロック回路5を変更する必要があ
ったが、かかる第二の実施例では(4)式を変更するだ
けでよい。すなわち、本実施例はマイクロコンピュータ
105のプログラムを変更することにより、フィルタの
変更に対応できるという利点がある。
Furthermore, in the first embodiment, when the smoothing filter was changed, it was necessary to change the clock circuit 5, but in the second embodiment, it is only necessary to change equation (4). . That is, this embodiment has the advantage that it is possible to adapt to changes in the filter by changing the program of the microcomputer 105.

尚、上述した第一および第二の実施例においては、デユ
ーティ比の変更量に比例した値だけPWM波のパルス幅
を変更する例を説明したが、これはフィルタの応答波形
を直線に近似することな前提としている。すなわち、第
二の実施例において、マイクrココ〕/ピユータ105
の演算速度が十分速い場合は、フィルタの応答波形を厳
密に計算する方法にしてもよい。この場合はフィルタの
時定数τがPWM周期TPっ、に対I〜で十分大きくな
い場合も本実施例と同様の効果が得られる。
In the first and second embodiments described above, an example was explained in which the pulse width of the PWM wave is changed by a value proportional to the amount of change in the duty ratio, but this approximates the response waveform of the filter to a straight line. This is based on a number of assumptions. That is, in the second embodiment, Mike r here] / computer 105
If the calculation speed is sufficiently fast, a method may be used in which the response waveform of the filter is precisely calculated. In this case, even if the time constant τ of the filter is not sufficiently large in relation to the PWM period TP, the same effect as in this embodiment can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明1〜だように、本発明のD/A変換回路は、デ
ユーティ比を変更するときはPWM波1周期の期間だけ
変更量に応じてデユーティ比を増減する回路を有してい
るので、平滑化のためのフィルタによる時間遅れをPW
M波2周期分程度に低減できるという効果がある。特に
、この時間遅れは従来の約1/10であるので、サーボ
制御などには、特性を大輔に改善することができる。
As explained in explanations 1 to 1 above, the D/A conversion circuit of the present invention has a circuit that increases or decreases the duty ratio according to the amount of change only during one cycle of the PWM wave when changing the duty ratio. PW the time delay due to the filter for smoothing
This has the effect of being able to be reduced to about two cycles of the M wave. In particular, since this time delay is about 1/10 of the conventional one, the characteristics can be greatly improved for servo control and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第一の実施例を示すD/A変換回路の
ブロック図、第2図および第3図はそれぞれ第1図にお
ける変換回路の動作を説明するためのタイミング図、第
4図は第1図に示す出力線に平滑フィルタを接続1.た
とぎの動作タイミング図、第5図は第1図におけるPW
M波および1次フィルタ通過後の波形の特性図、第6図
は本発明の第二の実施例を示tD/A変換回路のブl−
11ツタ図、第7図および第8図はそA1ぞれ第6図に
おける変換回路の動作を説明するためのタイミング図、
第9図は第6図に示す出力線に平滑フィルタな接続し7
たときの動作タイミンク図、第10図は従来の一例を説
明するだめのPWM波平滑後のタイミング図である。 1・・・・・・PWM回路、2・・・・・PWM信号線
、3・・・・・・エツジ検出回路、4・・・・・・I−
’)ガ信号線、5・・・・・・クロック回路、6・・・
・・・クロック信号線、7・・・・・・プリセットカウ
ンタ、8・・・・・・タイマ信号線、9・・・・・・符
号ラッチ、10・・・・・・符号信号線、11・・・・
・・選択回路、12・・・・・・出力信号線、13゜1
4・・・・・・バス、15・・・・・・マイクI:lコ
)/ビュー・夕、101・・・・・・PWM回路、10
2・・・・選択回路、103.104・・・・・・モジ
ュロレジスタ、・・・・−・マイクロコンピュータ、1
06・・・・ショッ)・回路、107・・・・・・出力
信号線、1・・・・・・選択信号線、109・・・・・
・ライト信号線。 ワ
FIG. 1 is a block diagram of a D/A conversion circuit showing a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are timing diagrams for explaining the operation of the conversion circuit in FIG. 1, and FIG. The figure shows a smoothing filter connected to the output line shown in Figure 1.1. Tagi's operation timing diagram, Figure 5 is the PW in Figure 1.
A characteristic diagram of the M wave and the waveform after passing through the first-order filter, FIG. 6 shows the second embodiment of the present invention.
11 The ivy diagram, FIGS. 7 and 8 are timing diagrams for explaining the operation of the conversion circuit in FIG. 6, respectively.
Figure 9 shows a smoothing filter connected to the output line shown in Figure 6.
FIG. 10 is a timing diagram after PWM wave smoothing to explain a conventional example. 1...PWM circuit, 2...PWM signal line, 3...edge detection circuit, 4...I-
') G signal line, 5... Clock circuit, 6...
... Clock signal line, 7 ... Preset counter, 8 ... Timer signal line, 9 ... Code latch, 10 ... Code signal line, 11・・・・・・
...Selection circuit, 12...Output signal line, 13゜1
4...Bass, 15...Microphone I:L)/View evening, 101...PWM circuit, 10
2...Selection circuit, 103.104...Modulo register,...-Microcomputer, 1
06...Shop) circuit, 107...Output signal line, 1...Selection signal line, 109...
・Light signal line. Wa

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、設定値に比例したデューティ比を有するパルス幅変
調波を発生するパルス幅変調回路と、前記設定値を第1
の値から第2の値に変更するときの差分を生成する差分
演算回路と、前記設定値を前記第1の値から前記第2の
値に変更した直後の前記パルス幅変調波の1周期の期間
は前記差分に所定の関数を施した値だけ前記デューティ
比を変更する回路とを含むことを特徴とするディジタル
・アナログ変換回路。 2、請求項1記載の所定の関数は正比例関数であること
を特徴とするディジタル・アナログ変換回路。
[Claims] 1. A pulse width modulation circuit that generates a pulse width modulated wave having a duty ratio proportional to a set value;
a difference calculation circuit that generates a difference when changing from a value to a second value, and a difference calculation circuit that generates a difference when changing the set value from the first value to the second value; and a circuit that changes the duty ratio by a value obtained by applying a predetermined function to the difference. 2. A digital-to-analog conversion circuit, wherein the predetermined function according to claim 1 is a direct proportional function.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0932257A3 (en) * 1998-01-27 2002-10-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Digital-to-analog converter and digital-to-analog converting method

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