波形生成装置制造方法

波形生成装置制造方法
【专利摘要】使用较低频率时钟信号(16)和较高频率时钟信号(18)生成预定波形。所述波形在与较高频率时钟信号(18)的定时信号(18-1到18-11)同步的第一状态和第二状态(12、14)之间转换。如果所述波形将在较低频率时钟的下一个定时信号(16-2)之前在第一状态和第二状态(12、14)之间转换，则运行较高频率的时钟信号。如果所述波形不会在较低频率时钟的下一个定时信号(16-3)之前在第一和第二状态(12、14)之间转换，则关闭较高频率时钟。因此，能够生成具有较高分辨率而较低功率消耗的所述预定波形。
【专利说明】波形生成装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生成预定波形的方法和用于生成预定波形的装置。

【背景技术】
[0002] 如数字信号或者脉宽调制（PWM)信号这样的波形能够用于传输数据或者给电气 部件提供控制信号。在一些装置中，可以通过在与装置的时钟的定时信号同步的状态之间 (例如，与装置的晶体振荡器所提供的定时信号同步）转换如电压电平这样的信号来生成 波形。
[0003] 在这种装置中，生成波形的时间复杂度或分辨率取决于时钟的定时信号之间的时 间长度。频率较高的时钟（在其定时信号之间具有较短的时间段）相较于频率较低的时钟 (在其定时信号之间具有较长的时间段）能够提供更大的时间复杂度或更高频率的波形。 因此，需要较大的时间复杂度或较高的分辨率的情况下，通常需要采用更高频率的时钟。
[0004] 然而， 申请人:已经意识到使用较高频率时钟的装置可能比使用较低频率时钟的装 置消耗更大的功率。所述更大的功率消耗，例如可能是由于实际上采用较高频率的时钟比 采用较低频率的时钟更为频繁的发生每个时钟定时信号上的设备操作。因此，需要较低功 率消耗的情况，通常采用较低频率的时钟。
[0005] 因此， 申请人:也意识到，要达成通常意义上存在于使用较高频率的时钟来生成具 有较大时间复杂度和较高分辨率的波形和为了较低的装置功率消耗使用的较低频率的时 钟之间的平衡。
[0006] 然而，需要提供一种方法用来生成具有较大时间复杂度和较高频率的波形而不会 相应地增加装置的功率消耗。
[0007] 因此， 申请人:认为存在改善波形生成方法的空间。


【发明内容】

[0008] 根据本发明的一方面，提供了一种使用较高频率时钟和较低频率时钟生成预定波 形的方法，所述波形在与所述较高频率时钟的定时信号同步的第一状态和第二状态之间转 换，所述方法包括：
[0009] 如果在较低频率时钟的下一个定时信号之前波形将在所述状态之间转换，则运行 较高频率的时钟；并且
[0010] 如果在较低频率时钟的下一个定时信号之前波形不会在所述状态之间转换则关 闭较高频率的时钟。
[0011] 本发明的该方面扩展到使用较高频率的时钟和较低频率的时钟生成预定波形的 装置上，将所述装置配置为使波形在与较高频率时钟的定时信号同步的第一和第二状态之 间转换，将所述装置进一步配置为：
[0012] 如果在较低频率时钟的下一个定时信号之前波形将在所述状态之间转换，则运行 较高频率的时钟；并且
[0013] 如果在较低频率时钟的下一个定时信号之前波形不会在所述状态之间转换则关 闭较高频率的时钟。
[0014] 因此， 申请人:相应地定义了一种方法用于生成具有较大时间复杂度和较高分辨率 而同时降低功率消耗的预定波形。具体地，当较低频率时钟的下一个定时信号之前波形将 在所述状态之间转换时通过运行较高频率时钟，能够生成具有基于较高频率时钟的时间复 杂度和分辨率的预定波形。然而，当在较低频率时钟的下一个定时信号之前波形不会在所 述状态之间转换时通过关闭较高频率的时钟，能够生成伴有降低的功率消耗的预定波形。
[0015] 在一组实施例中，生成的波形组成数字信号的一部分，其中所述第一状态包括第 一数字电平（例如"高位"数字电平）以及所述第二状态包括第二数字电平（例如"低位" 数字电平）。
[0016] 根据本发明的另一方面提供了一种使用较高频率的时钟和较低频率时的钟生成 预定波形的方法，波形在与所述较高频率时钟的定时信号同步的第一和第二状态之间转 换，所述方法包括：
[0017] 如果波形处于所述第一状态则运行较高频率的时钟；并且
[0018] 如果在较低频率的时钟的下一个定时信号之前波形不会从所述第二状态转换到 第一状态则关闭较高频率的时钟。
[0019] 本发明的该方面扩展到使用较高频率时钟和较低频率时钟生成预定波形的装置， 将所述装置配置为使波形在与较高频率时钟的定时信号同步的第一和第二状态之间转换， 将所述装置进一步配置为：
[0020] 如果波形处于所述第一状态则运行较高频率的时钟；并且
[0021] 如果在较低频率的时钟的下一个定时信号之前波形不会从所述第二状态转换到 第一状态则关闭较高频率的时钟。
[0022] 如上所述， 申请人:定义了一种生成具有较大时间复杂度和较高分辨率的而同时降 低功率消耗的预定波形的方法。此外，在上述方面中，当波形处于第一状态时，通过运行较 高频率时钟，较高频率时钟可以用于将所述波形维持在第一状态。
[0023] 在一组实施例中，所述波形包括脉宽调制（PWM)信号，其中所述第一状态包括激 活PWM信号（例如在"低位"和"高位"数字电平之间转换），而所述第二状态包括未激活 PWM信号（例如固定在"低位"或者"高位"数字电平上）。当所述PWM信号激活时，其可以 具有任何适合的频率f，而在一组实施例中f在490 Hz-516 kHz的范围内。该频率范围例 如可以用于发动机（例如交流发电机）控制，照明（例如发光二极管）控制和音频信号。
[0024] 在本发明任一方面的实施例中，所述波形可以在第一时间段（tpl)内处于第一状 态，所述第一时间段在生成波形的所述装置中定义为较高频率时钟的整数个定时信号。例 如，如果较高频率时钟的定时信号是以50毫秒为间隔，并且t pl是0. 5秒，那么所述第一时 间段在所述装置中可以定义为数字10。同样地，波形可以在第二时间段（tp2)内处于第二状 态，所述第二时间段在生成波形的所述装置中定义为较高频率时钟的整数个定时信号。例 如，如果较高频率时钟的定时信号是以50毫秒为间隔，并且t p2是1秒，那么所述第二时间 段在所述装置中可以定义为数字20。将会看到，tpl和t p2可能是相同的值也可能是不同的 值。这些实施例提供了一种简单但是有效的方法用于定义所述波形。
[0025] 在本发明的实施例中，所述第一时间段（tpl)和第二时间段（tp2)也可能在时间上 与较低频率时钟的定时信号的整数相等。这增加了与较低频率时钟的定时信号相对齐的波 形状态转换的可能性。
[0026] 在本发明的实施例中，所述波形可以重复第一数目（np)次以生成连续的脉冲。单 个脉冲或者脉冲序列可以重复第二数目（n t)次以生成连续的脉冲或者脉冲序列。各个脉冲 或者脉冲序列的起始可以以第三时间段（tt)分隔开，所述第三时间段在生成波形的所述装 置中定义为较高频率时钟的整数个定时信号。例如，如果较高频率时钟的定时信号是以50 毫秒为间隔，并且t t是5秒，那么所述第二时间段在所述装置中可以限定为数字100。这些 实施例又提供了一种简单但有效的定义包括波形的信号的方法。
[0027] 在本发明的实施例中，第三时间段（tp3)也可以等于较低频率的整数个定时信号。 这又增加了与较低频率时钟的定时信号相对齐的波形状态转换的可能性。
[0028] 在本发明的实施例中，可以预先确定任意或者所有的参数f、tpl、tp2、n p、nt和tt， 并且可以将其存储在或者提供给生成所述波形的装置。可以通过外部主机将参数提供给装 置，并且可以通过生成所述波形的装置或外部主机重建所述参数。这允许随时随地地修改 波形以提供各种信号。
[0029] 在本发明的实施例中，较高频率时钟可以在定时信号之间具有范围为25-100毫 秒的时间段（t h)。例如，如上所述，th可以是50毫秒。较低频率的时钟可以在定时信号之 间具有范围为〇. 5-2毫秒的时间段（tj。例如，h可以是1秒。
[0030] 在本发明的实施例中，较高频率时钟在定时信号之间可以具有时间段（th)，而较 低频率时钟在定时信号之间可以具有时间段（h)，其中h/k生成整数值。这增加了较低频 率时钟的每个定时信号与较高频率时钟的定时信号相对齐的可能性。
[0031] 在本发明的实施例中，较高频率的时钟可以具有较低的相对和/或者绝对定时信 号精度，而较低频率时钟可以具有较高的相对和/或者绝对定时信号精度。较低频率的时 钟的较高精度可以有助于弥补较高和较低频率的时钟的定时信号之间的所有差异（例如 漂移）。此外，较低频率的时钟（例如可以由外部提供给生成所述波形的装置）的较高精 度，允许较高频率的时钟（例如可以由形成生成所述波形的装置的部分组件提供）由低成 本、低功耗或者较低精度的部件提供。
[0032] 可以以任何期望的和适合的方法提供较高和较低频率时钟的定时信号。在一些实 施例中，较高频率时钟可以在生成所述波形的装置内被提供。例如，较高频率时钟可以由用 于所述装置的晶体振荡器提供（例如构成装置的一部分），由用于所述装置的从晶体振荡 器中合成所述较高频率时钟的合成时钟脉冲源（例如构成装置的一部分）提供，或者由用 于所述装置的RC振荡器（例如构成装置的一部分）提供。在一些实施例中，较低频率时钟 的定时信号可以由外部提供给生成所述波形的装置。例如，较高频率时钟可以通过无线电 频程提供。通过关闭作为所述装置构成部分的较高频率的时钟，以及通过依靠不是所述装 置构成部分的较低频率的时钟，所述装置本身可以消耗较低的功率。
[0033] 在本发明的实施例中，状态转换计数可以与所述波形相关联。所述状态转换计数 提供了何时在状态之间转换的指示。例如，当较高频率的时钟运行时，所述状态转换计数可 以在较高频率时钟的每个定时信号上递减。当所述状态转换计数达到预定的最小值时，可 以使所述波形在第一状态和第二状态之间转换。
[0034] 在本发明的实施例中，当将所述波形转换到第一状态时，可以将所述状态转换计 数设置为第一数值（npl)，其中npl = tpl/th，并且其中th是较高频率时钟的定时信号之间的 时间段。例如，如果较高频率时钟的定时信号以50毫秒为间隔，并且tpl是0. 5秒，则npl可 以是10。同样地，当将述波形转换到第二状态时可以将所述状态转换计数设置为第二数值

【权利要求】
1. 一种使用较高频率时钟和较低频率时钟生成预定波形的方法，所述波形在与较高频 率时钟的定时信号同步的第一状态和第二状态之间转换，所述方法包括： 如果在较低频率时钟的下一个定时信号之前波形将在所述状态之间转换，则运行较高 频率的时钟；并且 如果在较低频率时钟的下一个定时信号之前波形不会在所述状态之间转换，则关闭较 高频率的时钟。
2. 如权利要求1所述的方法，其中： 所述波形构成数字信号的一部分； 所述第一状态包括第一数字电平；并且 所述第二状态包括第二数字电平。
3. -种使用较高频率时钟和较低频率时钟生成预定波形的方法，波形在与较高频率时 钟的定时信号同步的第一状态和第二状态之间转换，所述方法包括： 如果所述波形处于上述第一状态，则运行较高频率时钟；并且 如果在较低频率时钟的下一个定时信号之前所述波形不会从所述第二状态转换到上 述第一状态，则关闭较高频率时钟。
4. 如权利要求3所述的方法，其中： 所述波形包括脉宽调制（PWM)信号； 所述第一状态包括激活的PWM信号；并且 所述第二状态包括未激活的PWM信号。
5. 如权利要求4所述的方法，其中： 所述PWM信号具有在490Hz-516kHz的范围内的频率f。
6. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 所述波形在第一时间段（tpl)内处于第一状态，所述第一时间段在生成波形的所述装 置中定义为较高频率时钟的整数个定时信号；和/或 所述波形在第二时间段（tp2)内处于第二状态，所述第二时间段在生成波形的所述装 置中定义为较高频率时钟的整数个定时信号。
7. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 所述波形在第一时间段（tpl)内处于第一状态，所述第一时间段在时间上等于较低频 率时钟的整数个定时信号；和/或 所述波形在第二时间段（tp2)内处于第二状态，所述第二时间段在时间上等于较低频 率时钟的整数个定时信号。
8. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 所述波形重复若干（np)次来生成脉冲序列。
9. 如权利要求8所述的方法，其中： 所述脉冲序列重复若干（nt)次来生成一系列的脉冲序列。
10. 如权利要求9所述的方法，其中： 各个脉冲序列的起始由第三时间段（tt)分隔开，所述第三时间段在生成波形的所述装 置中定义为较高频率时钟的整数个定时信号。
11. 如权利要求5-10中任一项所述的方法，其中： f、tpl、tp2、np、nt和/或t t是在生成所述波形的装置内所定义的可重建的参数。
12. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 较高频率的时钟在定时信号之间具有时间段（th)，其中th的范围是25-100毫秒，并且 其优选为50毫秒；并且 较低频率的时钟在定时信号之间具有时间段（A)，其中h的范围是0. 5-2毫秒，并且 其优选为1秒。
13. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 较高频率的时钟具有较低的相对和/或者绝对定时信号精度；并且 较低频率的时钟具有较高的相对和/或者绝对定时信号精度。
14. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 较高频率时钟的定时信号时由晶体振荡器提供。
15. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 较低频率时钟的定时信号是由无线电频程和/或生成所述波形的装置之外的主机提 供。
16. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 状态转换计数与所述波形相关联，状态转换计数提供了何时在状态之间转换的指示； 和/或 省电计数与所述波形相关联，省电计数提供了较低频率时钟的下一个定时信号何时将 会出现的指示。
17. 如权利要求16所述的方法，其包括： 当较高频率时钟运行时，在较高频率时钟的每个定时信号上的状态转换计数递减。
18. 如权利要求16或17所述的方法，其包括： 当较高频率时钟运行时，在较高频率时钟的每个定时信号上的省电计数递减。
19. 如权利要求16、17或18所述的方法，其包括： 当较高频率时钟关闭时，将状态转换计数减少省电计数。
20. 如权利要求16-19中任一项所述的方法，其包括： 当所述状态转换计数达到预定最小值时，在第一和第二状态之间转换所述波形。
21. 如权利要求16-20中任一项所述的方法，其包括： 当波形转换到第一状态时，将所述状态转换计数设置为第一数值（npl)，其中： npl = tpl/th ; 其中th是较高频率时钟的定时信号之间的时间段，并且tpl是波形处于第一状态的时 间段；和/或当波形转换到第二状态时，将所述状态转换计数设置为第二数值（np2)，其中： np2 = tp2/th ; 其中th是较高频率时钟的定时信号之间的时间段，并且tp2是波形处于第二状态的时 间段。
22. 如权利要求16-21中任一项所述的方法，其包括： 将所述省电计数在较低频率时钟的每个定时信号上设置为整数（nps)其中： nps = tj/th,和 / 或 nps = floor (tj/th)； 其中th是较高频率时钟的定时信号之间的时间段，并且h是较低频率时钟的定时信号 之间的时间段。
23. 如权利要求16-22中任一项所述的方法，其包括： 如果所述状态转换计数大于或者等于所述省电计数，则确定，所述波形在较低频率时 钟的下一个定时信号之前将不会在所述第一状态和第二状态之间转换；和/或 如果所述状态转换计数是小于所述省电计数，则确定，所述波形在较低频率时钟的下 一个定时信号之前将在所述第一状态和第二状态之间转换。
24. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其包括： 如果之前较高频率的时钟已经被关闭并且之后再次运行，那么在最初生成所述波形之 前至少要等到较低频率时钟的下一个定时信号。
25. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其中： 所述波形通过电池和/或者太阳能装置生成。
26. -种使用较高频率时钟和较低频率时钟用于生成预定波形的装置，所述装置被配 置为在与较高频率时钟的定时信号同步的第一状态和第二状态之间转换波形，所述装置进 一步被配置为： 如果所述波形将在较低频率时钟的下一个定时信号之前在所述状态之间转换，则运行 较高频率时钟；并且 如果所述波形将不在较低频率时钟的下一个定时信号之前在所述状态之间转换，则关 闭较高频率时钟。
27. 如权利要求26所述的装置，其中： 所述波形构成数字信号的一部分； 所述第一状态包括第一数字电平；并且 所述第二状态包括第二数字电平。
28. -种使用较高频率时钟和较低频率时钟用于生成预定波形的装置，所述装置被配 置为在与较高频率时钟的定时信号同步的第一状态和第二状态之间转换波形，所述装置进 一步被配置为： 如果所述波形处于所述第一状态则运行较高频率的时钟；并且 如果在较低频率时钟的下一个定时信号之前所述波形不会从所述第二状态转换到第 一状态，则关闭较高频率的时钟。
29. 如权利要求28所述的装置，其中： 所述波形包括脉宽调制（PWM)信号； 所述第一状态包括激活的PWM信号；并且 所述第二状态包括未激活的PWM信号。
30. 如权利要求29所述的装置，其中： 所述PWM信号具有范围在490Hz-516kHz的频率f。
31. 如权利要求26-30中任一项所述的装置，其中： 所述波形在第一时间段（tpl)内处于第一状态，所述第一时间段在生成波形的所述装 置中定义为较高频率时钟的整数个定时信号；和/或 所述波形在第二时间段（tp2)内处于第二状态，第二时间段在生成波形的所述装置中 定义为较高频率时钟的整数个定时信号。
32. 如权利要求26-31中任一项所述的装置，其中： 所述波形在第一时间段（tpl)内处于第一状态，第一时间段在时间上等于较低频率时 钟的整数个定时信号；和/或 所述波形在第二时间段（tp2)内处于第二状态，第二时间段在时间上等于较低频率时 钟的整数个定时信号。
33. 如权利要求26-32中任一项所述的装置，其中装置被设置为： 所述波形重复若干（np)次来生成脉冲序列。
34. 如权利要求33所述的装置，其中所述装置被配置为： 所述脉冲序列重复若干（nt)次来生成一系列的脉冲序列。
35. 如权利要求34所述的装置，其中： 各个脉冲序列的起始由第三时间段（tt)间隔开，第三时间段在生成波形的装置中定义 为较高频率时钟的整数个定时信号。
36. 如权利要求30-35中任一项所述的装置，其中： f、tpl、tp2、np、nt和/或t t是在生成所述波形的装置内定义的可重建参数。
37. 如权利要求26-36中任一项所述的装置，其中： 较高频率的时钟在定时信号之间具有时间段（th)，其中th的范围是25-100毫秒，并且 其优选为50毫秒；并且 较低频率的时钟在定时信号之间具有时间段（A)，其中h的范围是0. 5-2秒，并且其 优选为1秒。
38. 如权利要求26-37中任一项所述的装置，其中： 较高频率的时钟具有较低的相对和/或绝对定时信号精度；并且 较低频率的时钟具有较高的相对和/或绝对定时信号精度。
39. 如权利要求26-38中任一项所述的装置，其中： 较高频率时钟的定时信号由装置的晶体振荡器提供。
40. 如权利要求26-39中任一项所述的装置，其中： 较低频率时钟的定时信号由无线电频程和/或在生成所述波形的装置之外的主机提 供。
41. 如权利要求26-40中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为： 使状态转换计数与所述波形相关联，所述状态转换计数提供了何时在状态之间转换的 指示；和/或 使省电计数与所述波形相关联，所述省电计数提供了较低频率时钟的下一个定时信号 何时将会出现的指示。
42. 如权利要求41所述的装置，其中所述装置被配置为： 当较高频率的时钟运行时，在较高频率时钟的每个定时信号上的状态转换计数递减。
43. 如权利要求41或42所述的装置，其中所述装置被配置为： 当较高频率的时钟运行时，在较高频率时钟的每个定时信号上的省电计数递减。
44. 如权利要求41、42或43所述的装置，其中所述装置被配置为： 当较高频率的时钟关闭时，将状态转换计数减少省电计数。
45. 如权利要求41-44中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为： 当所述状态转换计数达到预定最小值时，在第一和第二状态之间转换所述波形。
46. 如权利要求41-45中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为： 当所述波形转换到第一状态时，将所述状态转换计数设置为第一数值（npl)，其中： npl = tpl/th ; 其中th是较高频率时钟的定时信号之间的时间段，并且tpl是波形处于第一状态的时 间段；和/或 当所述波形转换到第二状态时，所述状态转换计数被设置为第二数值（np2)，其中： np2 = tp2/th ; 其中th是较高频率时钟的定时信号之间的时间段，并且tp2是波形处于第二状态的时 间段。
47. 如权利要求41-46中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为： 将所述省电计数在较低频率时钟的每个定时信号上设置为整数（nps)其中： nps = tj/th,和 / 或 nps = floor (tj/th)； 其中th是较高频率时钟的定时信号之间的时间段，并且h是较低频率时钟的定时信号 之间的时间段。
48. 如权利要求41-46中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为： 如果所述状态转换计数大于或者等于所述省电计数，则确定，所述波形在较低频率时 钟的下一个定时信号之前将不会在所述第一状态和第二状态之间转换；和/或 如果所述状态转换计数是小于所述省电计数，则确定，所述波形在较低频率时钟的下 一个定时信号之前将在所述第一状态和第二状态之间转换。
49. 如权利要求26-48中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为： 如果之前较高频率时钟已经被关闭之后再次运行，那么在最初生成所述波形之前至少 要等到较低频率时钟的下一个定时信号。
50. 如权利要求26-49中任一项所述的装置，其中： 所述装置是电池和/或者太阳能装置。
【文档编号】H03K7/08GK104115401SQ201380009578
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月22日 优先权日:2012年2月22日
【发明者】维纳亚克·卡里阿帕·切特玛达, 格伦·鲁本·巴克, 比约恩·托雷·塔尔德森 申请人:北欧半导体公司