Pwm信号生成电路、打印机以及pwm信号生成方法

Pwm信号生成电路、打印机以及pwm信号生成方法
【专利摘要】描述了一种PWM信号生成电路、打印机和PWM信号生成方法。PWM信号生成电路具有单个计数器和至少一个运算装置，并且从至少一个运算装置的每一个生成PWM信号。计数器生成以N位表示的计数值，至少一个运算装置的每一个包括：用于存储代表要被生成的PWM信号的脉冲宽度的N位脉冲宽度数据的脉冲宽度数据存储单元；和用于计算来自于当将计数值和脉冲宽度数据相加时所获得的最高有效位的进位值的加法器，并且具有对应于进位值的电平的信号在计数值每次改变时被输出，因此具有脉冲宽度数据的脉冲宽度的PWM信号被生成。
【专利说明】PWM信号生成电路、打印机以及PWM信号生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于通过脉冲宽度调制生成方波信号(PWM信号)的PWM信号生成电路，并且更特别地，涉及一种用于生成具有不同占空比的多个PWM信号的PWM信号生成电路，包括PWM信号生成电路的打印机，以及借助于PWM信号生成电路的PWM信号生成方法。
【背景技术】
[0002]近来，为了实现顺序控制或者控制电机的转动，具有利用PWM信号的生成而使用的数字系统。作为该系统的实例，特别地，已知有专利文献1-3。
[0003]专利文献I (日本专利申请第2008-244841-A1号公报)描述了一种用于生成PWM信号的PWM信号生成电路，PWM信号生成电路包括基于具有预定频率的振荡信号来更新计数值的计数器，以及输出电路，该输出电路用于当计数器的计数值达到对应于第一预定值的计数值时将PWM信号改变成一个逻辑电平，并且当计数器的计数值达到对应于第二预定值的计数值时将PWM信号改变成另一个逻辑电平。特别地，输出电路包括第一预定值(指示PWM信号的上升位置的计数值)被设定的寄存器，用于将第一预定值和计数值相比较的第一比较器，第二预定值(指示PWM信号的下降位置的计数值)被设定的寄存器，用于将第二预定值和计数值相比较的第二比较器，以及用于输出PWM信号的T触发器。当第一比较器的输出信号做出从L到H的变换时，T触发器的输出信号随后做出从L到H的变换。当第二比较器的输出信号做出从L到H的变换时，T触发器的输出信号随后做出从H到L的变换。因此，具有对应于寄存器的设定值的占空比的PWM信号被输出。为了生成多个PWM信号，在专利文献I中公开的发明可以进一步包括输出电路。计数器的计数值被输出电路共享，并且每个PWM信号的周期等同于计数器的计数值被重新设定的周期。
[0004]专利文献2 (日本专利申请第2007-104769-A1号公报)描述了一种PWM信号生成装置，包括基于时钟而被操作的可逆计数器，用于保持比较值的可重写比较寄存器，用于将比较寄存器的比较值和可逆计数器的计数值相比较以在向上计数操作时输出第一重合信号以及在向下计数操作时输出第二重合信号的比较器，附加位寄存器，附加位寄存器被提供以改变PWM信号的脉冲宽度并且用作保持附加位，以及PWM信号生成器，PWM信号生成器具有依据附加位来延迟第一重合信号或者第二重合信号、并且基于被延迟电路延迟的一个重合信号以及没有被延迟的其他重合信号用作设定PWM信号的脉冲宽度的延迟电路。延迟电路不使用具有比可逆计数器的时钟更高的频率的时钟来延迟第一重合信号或者第二重合信号，并且PWM信号生成器依据附加位来改变PWM信号的脉冲宽度。在专利文献2中公开的发明通过当计数值和比较值在可逆计数器的向上计数操作中一致时使得输出信号做出从L到H的变换以及当计数值和比较值在可逆计数器的向下计数操作中一致时使得输出信号做出从H到L的变换，来生成PWM信号。但是，PWM信号的脉冲宽度的改变永远是比较寄存器的比较值的改变的两倍。由于这个原因，依据附加位，输出信号的下降沿(或上升沿)被延迟了。结果，可以很好地设定PWM信号的脉冲宽度。
[0005]专利文献3 (日本专利申请第2011-087440-A1号公报)描述了一种电机驱动控制装置，使得循环电流流向线圈，该线圈具有包括该线圈的电机的多个相位，从而转动地驱动电机的转子，并且电机驱动控制装置包括用于输出指示转子的转动位置的位置信号的位置检测器，用于输出指示转子的转动位置的改变的位置改变信号的位置改变检测器，用于基于位置信号和位置改变信号，响应于和位置信号相位同步的位置信号输出绝对相位信息的相位同步电路，以及用于基于绝对相位信息，输出驱动电压信号以使得循环电流流向具有多个相位的线圈的驱动控制器。专利文献3中公开的发明包括了用于检测对应于转子的转速的频率的速度检测器，并且进一步包括具有用于检测对应于转子的目标速度的目标频率和由速度检测器检测的频率之间的频率误差的频率误差检测器的驱动控制器，用于基于频率误差生成控制电压信号以驱动电机的控制电压信号生成器，用于基于绝对相位信息输出正弦波驱动信号以使得正弦波形的电流流向具有多个相位的线圈的正弦波生成器，以及用于响应于控制电压信号，调制正弦波驱动信号的振幅从而生成驱动电压信号的正弦波振幅调制器。
[0006]近年来，单个的半导体芯片被提供有多个功能。因此，有必要生成具有多个不同的占空比的PWM信号作为被提供给各个功能单元的定时信号(例如，启动信号)。举例来说，在结合了例如DC/DC转换器、LDO稳压器等的大量供电功能单元的芯片中，当数量很大时，有必要给每个功能单元提供几十种类型的定时信号。此外，同样有必要使得定时信号的占空比能够被可编程的改变。
[0007]举例来说，根据专利文献I的发明，在多个PWM信号要被生成的情况下，必须为每个PWM信号提供输出电路(也就是，两个寄存器，两个比较器和一个T触发器)。
[0008]此外，根据专利文献2的发明，在多个PWM信号要被生成的情况下，必须为每个PWM信号提供比较寄存器、比较器、附加位寄存器和PWM信号生成器。
[0009]而且，作为生成多个PWM信号的另一种方法，假设为每个要被生成的PWM信号提供一个单独的计时器，或者通过CPU连续地控制计时器。
[0010]因此，根据相关的技术，在多个PWM信号要被生成的情况下，PWM信号生成电路的电路规模增加了。但是，取决于半导体芯片的类型(供电芯片等等)，在很多情况下难以使布线微小化和/或多层化。由于这个原因，需要提供一种能够生成多个PWM信号而不增加电路规模的PWM信号生成电路。

【发明内容】

[0011]本发明的一个目的是解决这个问题并提供一种能够容易地生成具有想要的占空比的PWM信号、以及容易地生成具有不同占空比的多个PWM信号，而不需要复杂电路的PWM信号生成电路。而且，本发明的一个目的是提供一种包括PWM信号生成电路的打印机，以及由PWM信号生成电路执行的PWM信号生成方法。
[0012]根据本发明的一方面，一种PWM信号生成电路具有单个计数器以及至少一个运算装置，并且从至少一个运算装置中的每一个运算装置生成PWM信号。计数器生成以N位表示的计数值，至少一个运算装置的每一个运算装置包括:用于存储代表要被生成的PWM信号的脉冲宽度的N位的脉冲宽度数据的脉冲宽度数据存储单元；以及用于计算来自于将计数值和脉冲宽度数据相加时所获得的最高有效位的进位值的加法器，并且具有对应于进位值的电平的信号在计数值每次改变时被输出，以便生成具有脉冲宽度数据的脉冲宽度的PWM信号。
[0013]根据本发明，可以提供一种能够容易地生成具有想要的占空比的PWM信号并且容易地生成具有不同占空比的多个PWM信号而不需要复杂电路的PWM信号生成电路。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是显示包括根据本发明的一个实施例的PWM信号生成电路I的打印机的结构的一部分的框图；
[0015]图2是显示图1中的运算电路20-1的具体结构的框图；
[0016]图3是显示图2中的加法器60的示范性的结构的电路图；
[0017]图4是显示图2中的运算电路20-1的运行的时序图；
[0018]图5是显示根据本发明的实施例的第一变形的PWM信号生成电路中的运算电路的运行的时序图；
[0019]图6是显示根据本发明的实施例的第二变形的PWM信号生成电路中的运算电路的运行的时序图；以及
[0020]图7是显示根据本发明的实施例的第三变形的PWM信号生成电路中的运算电路的运行的时序图。
【具体实施方式】
[0021]下面将参照附图来描述根据本发明的实施例的PWM信号生成电路。
[0022]图1是显示包括根据本发明的实施例的PWM信号生成电路I的打印机的结构的一部分的框图。PWM信号生成电路I包括单个计数器10，至少一个运算电路20-1到20-M，并且从每一个运算电路20-1到20-M生成PWM信号。在将要描述的实施例中，PWM信号生成电路I包括运算电路20-1到20-M，并且运算电路20-1到20-M生成具有不同的脉冲宽度的多个PWM信号。
[0023]计数器10生成以N位表示的计数值，并且此外，生成指示计数被进行的使能位，并且将生成的计数值和使能位发送到每一个运算电路20-1到20-M。计数器10是加法计数器、减法计数器或者可逆计数器。运算电路20-1包括用于存储脉冲宽度数据的脉冲宽度数据寄存器21-1，该脉冲宽度数据具有N位并且代表要被生成的PWM信号的脉冲宽度，以及用于计算来自于将计数值和脉冲宽度数据相加时所获得的最高有效位的进位值的加法电路22-1。加法电路22-1在计数值的每次改变时输出具有对应于进位值的电平的信号，从而生成具有脉冲宽度数据的脉冲宽度的PWM信号。其他的运算电路20-2到20-M也以与运算电路20-1相同的方式被构成。
[0024]举例来说，多个PWM信号被输入到多个驱动器电路2-1到2-M中，用于驱动多个光源3-1到3-M，并且分别控制多个光源3-1到3-M的光通量，多个光源3_1到3-M被用作分别实现以预定的光通量照射打印机的感光体4。
[0025]图2是显示图1中的运算电路20-1的具体结构的框图。
[0026]在本说明书中，描述了脉冲宽度被以16阶被调整的情况，S卩，计数值和脉冲宽度数据以四位被表示的情况。近年来，有时候脉冲宽度以更多不同的阶被调整。但是，从以下的解释中可以明了，为了将根据所述的实施例的原理扩大到64阶(6位)或者256阶(8位)，有规律地简单地增加计数器10、脉冲宽度数据寄存器21-1以及加法电路22-1的位数就足够了。
[0027]参照附图2，计数器10生成代表计数值的四位TO到T3，以及指示计数被进行的使能位TE。脉冲宽度数据寄存器21-1包括用于存储四位HO到H3的脉冲宽度数据的D锁存器50到53。加法电路22-1包括用于将计数值和脉冲宽度数据的各个位相加的加法器60至IJ 63。每一个加法器60到63是不输出总和而仅输出进位值Cl到C4的全加法器。每个加法器60到63具有用于来自于计数值和脉冲宽度数据的各个位的输入端子A和B与低位相加的加法器的进位值的进位输入端子Cl。但是，使能位TE被输入到最低有效位的加法器60的进位输入端子Cl。
[0028]图3是显示图2中的加法器60的示范性的结构的电路图。因为加法器60不需要计算计数值和脉冲宽度数据的总和，所以它可以被构成为例如图3中所示的包括与电路71到73以及或电路74的多数逻辑电路。如果能够计算对于计数值和脉冲宽度数据的进位值，那么加法器60可以具有和图3中不同的结构。其他的加法器61到63也以和加法器60相同的方式被构成。
[0029]在图2的加法电路22-1中，来自于最高有效位的加法器63的进位值C4等同于具有脉冲宽度数据的脉冲宽度的PWM信号。
[0030]其他的运算电路20-2到20-M也以与图2中的运算电路20_1的相同的方式被构成。
[0031]图4是显示图2中的运算电路20-1的运行的时序图。图4显示了计数器10是加法计数器的情况。当开始信号被输入到计数器10中时，计数器10使得使能位做出从L到H的变换，从而开始计数。加法电路22-1基于计数值和脉冲宽度数据，生成具有脉冲宽度数据的脉冲宽度的PWM信号。
[0032]参照图4，通过使用使能位TE，可以生成具有从等于一个计数的最小脉冲宽度(当脉冲宽度数据等于“O”时)到等于16个计数的最大脉冲宽度(当脉冲宽度数据等于“15”时)的16阶的脉冲宽度的PWM信号。在不使用使能位TE的情况下(S卩，ΤΕ=0)，当脉冲宽度数据等于O时，PWM信号仍然具有L电平，并且可能生成具有从等于一个计数的最小脉冲宽度(当脉冲宽度数据等于“I”时)到等于15个计数的最大脉冲宽度(当脉冲宽度数据等于“ I” 5时)的15阶的脉冲宽度的PWM信号。在不使用使能位TE的情况下，可能简化PWM信号生成电路I的结构。
[0033]根据图1中的PWM信号生成电路1，可以很容易地生成具有想要的脉冲宽度(占空t匕)的PWM信号，而不需要复杂的电路。
[0034]而且，根据图1中的PWM信号生成电路1，也可以很容易地生成具有不同占空比的多个PWM信号，而不需要复杂的电路。在这种情况下，运算电路20-1到20-M的脉冲宽度数据寄存器分别存储了代表不同脉冲宽度的脉冲宽度数据，并且运算电路20-1到20-M分别生成具有不同的脉冲宽度的多个PWM信号。
[0035]举例来说，如上所述，多个PWM信号可以被输入到驱动器电路2-1到2-M中，用于分别驱动打印机的光源3-1到3-M，并且可以被用于分别控制光源3-1到3-M的光通量。于是，利用比相关技术更简单的结构，可以通过使用PWM控制来控制光源3-1到3-M的光通量。除了打印机的光源3-1到3-M以外，多个PWM信号还可以被用于控制能够适用于PWM控制的任意的装置。
[0036]根据图1中的PWM信号生成电路1，PWM信号不是通过使用如相关技术中的比较器和触发器来生成的，而是具有想要的占空比的PWM信号能够通过仅仅使用加法器来被生成。而且，在执行中，不必使用用于保持要被输出的PWM信号的H电平和L电平的状态的锁存器或者良好地设置PWM信号的脉冲宽度的延迟电路。因此，可以减小面积和功耗。
[0037]图5是显示根据本发明的实施例的第一变形的PWM信号生成电路中的运算电路的运行的时序图。图5显示了计数器10是减法计数器的情况。PWM信号生成电路的其他组件与图1到3中所示的一样。涉及图5的时序图的运算电路以与图4的情况相同的方式运行。
[0038]图6是显示根据本发明的实施例的第二变形的PWM信号生成电路中的运算电路的运行的时序图。图6显示了计数器是可逆计数器的情况。PWM信号生成电路的其他组件和图1到3中所示的一样。通过如此增加/减少计数器的计数值，可以使得脉冲宽度的步长等于使用加法计数器或者减法计数器的情况下的步长，并且此外，使得所有的脉冲宽度的PWM信号中的上升沿和下降沿之间的中心位置相吻合。
[0039]图7是根据本发明的实施例的第三变形的PWM信号生成电路中的运算电路的运行的时序图。图7同样显示了计数器是可逆计数器的情况。PWM信号生成电路的其他组件与图1到3中所示的一样。
[0040]在运算电路根据图6的时序图来运行的情况下，相比于图4或图5中的情况，必须将计数器的运行时钟频率加倍或者将脉冲宽度的分辨率减半。在前一种情况下，功耗增加了。在后面的情况下，脉冲宽度的精度降低了。
[0041]为了避免上述，计数器在加法计数操作中仅仅计算以N位表示的计数值中的偶数和奇数中的一个，并且在减法计数操作中仅计算另一个。在图7所示的情况下，在加法计数操作中，以四位表示的I到16的计数值中仅偶数值被计数(0 — 2 — 4 — 6 — 8—10 — 12—14)，并且在减法计数操作中，仅奇数值被计数(15—13—11 — 9 — 7 — 5 — 3—1)。在到计数值I的随后的循环中，计数值为0，因此计算操作结束。
[0042]通过实现图7中所示的计数操作，可以生成PWM信号而不降低与通过使用加法计数器或者减法计数器而构成的计数器的情况具有相同运行时钟频率的脉冲宽度的精度。此夕卜，对于所有的脉冲宽度，PWM信号的上升沿和下降沿之间的中心位置几乎是相同的。
[0043]根据本发明的实施例不局限于图1等中的PWM信号生成电路，而是还执行包括关于图1等中的PWM信号生成电路所描述的步骤的PWM信号生成方法，以便能够生成具有想要的占空比的PWM信号。此外，同样可以构成包括关于图1等中的PWM信号生成电路所描述的步骤的机器可读程序。
[0044]根据本发明的实施例的PWM信号生成电路，打印机以及PWM信号生成方法包括以下结构。
[0045]根据本发明的第一方面，一种PWM信号生成电路具有单个计数器以及至少一个运算装置，并且从至少一个运算装置中的每一个生成PWM信号。计数器生成以N位表示的计数值，至少一个运算装置中的每一个包括:用于存储代表要被生成的PWM信号的脉冲宽度的N位的脉冲宽度数据的脉冲宽度数据存储单元；以及用于计算来自于将计数值和脉冲宽度数据相加时所获得的最高有效位的进位值的加法器，并且具有对应于进位值的电平的信号在计数值每次改变时被输出，以便生成具有脉冲宽度数据的脉冲宽度的PWM信号。
[0046]根据本发明的第二方面，在根据第一方面的PWM信号生成电路中，加法器不计算计数值和脉冲宽度数据的总和。
[0047]根据本发明的第三方面，在根据第一或第二方面的PWM信号生成电路中，计数器生成指示计数被进行的使能位，并且加法器使用使能位作为对于最低有效位的进位值。
[0048]根据本发明的第四方面，在根据第一到第三方面的PWM信号生成电路中，计数器是加法计数器。
[0049]根据本发明的第五方面，在根据第一到第三方面的PWM信号生成电路中，计数器是减法计数器。
[0050]根据本发明的第六方面，在根据第一到第三方面的PWM信号生成电路中，计数器是可逆计数器。
[0051]根据本发明的第七方面，在根据第六方面的PWM信号生成电路中，计数器在加法计数操作中仅计算以N位表示的计数值中的偶数值和奇数值中的一个，并且在减法计数操作中仅计算另一个。
[0052]根据本发明的第八方面，根据第七方面的PWM信号生成电路进一步包括多个运算装置，运算装置的脉冲宽度数据存储单元分别存储代表不同脉冲宽度的脉冲宽度数据，并且运算装置生成具有不同脉冲宽度的多个PWM信号。
[0053]根据本发明的第九方面，打印机包括:感光体；根据第八方面的PWM信号生成电路；用于以预定的光通量对感光体进行照射的多个光源；以及用于驱动光源的多个驱动器电路；其中多个PWM信号被分别输入到多个驱动器电路，并且分别控制多个光源的光通量。
[0054]根据本发明的第十方面，通过使用单个计数器和至少一个运算装置，从至少一个运算装置中的每一个生成PWM信号的PWM信号生成方法包括步骤:在至少一个运算装置的每一个中存储代表要被生成的PWM信号的脉冲宽度的N位脉冲宽度数据；通过使用计数器生成以N位表示的计数值；以及通过使用至少一个运算装置中的每一个来计算来自于将计数值和脉冲宽度数据相加时获得的最高有效位的进位值，具有对应于进位值的电平的信号在计数值每次改变时被输出，以便生成具有脉冲宽度数据的脉冲宽度的PWM信号。
[0055]根据本发明的实施例的PWM信号生成电路、打印机和PWM信号生成方法，可以很容易地生成具有想要的占空比的PWM信号，并且很容易地生成具有不同占空比的多个PWM信号，而不需要复杂的电路。
[0056]根据本发明的实施例的PWM信号生成电路、打印机和PWM信号生成方法，在通过使用加法计数器或减法计数器生成PWM信号的情况下，加法电路被使用，以使相关计数中的比较器和T触发器是不需要的。因此，可以在更小的电路规模上生成PWM信号。
[0057]而且,根据本发明的实施例的PWM信号生成电路、打印机和PWM信号生成方法，同样在通过使用可逆计数器生成PWM信号的情况下，加法电路被使用，以使相关技术中的比较器、触发器、延迟电路等是不需要的。此外，通过在加法计数操作中仅计算偶数值以及在减法操作中仅计算奇数值，可以生成PWM信号而不会降低和通过使用加法计数器或减法计数器构成的计数器的情况下具有同样的运行时钟频率的脉冲宽度的精度。
【权利要求】
1.一种PWM信号生成电路，其特征在于，包括: 配置成计算以N位表示的值的单个计数器；以及 配置成生成PWM信号的至少一个运算装置，所述至少一个运算装置中的每一个运算装置包括: 脉冲宽度数据存储单元，用于存储代表要被生成的所述PWM信号的脉冲宽度的N位脉冲宽度数据；和 加法器，用于计算来自于将所述计数值和所述脉冲宽度数据相加时获得的最高有效位的进位值， 其中，具有对应于所述进位值的电平的信号在所述计数值每次变化时被输出，从而生成具有所述脉冲宽度数据的所述脉冲宽度的所述PWM信号。
2.如权利要求1所述的PWM信号生成电路，其特征在于，所述加法器不计算所述计数值和所述脉冲宽度数据的总和。
3.如权利要求1或2所述的PWM信号生成电路，其特征在于，所述计数器生成指示计数被进行的使能位，并且 所述加法器使用所述使能位作为对于最低有效位的进位值。
4.如权利要求1至3中任一项所述的PWM信号生成电路，其特征在于，所述计数器是加法计数器。
5.如权利要求1至3中任一项所述的PWM信号生成电路，其特征在于，所述计数器是减法计数器。
6.如权利要求1至3中任一项所述的PWM信号生成电路，其特征在于，所述计数器是可逆计数器。
7.如权利要求6所述的PWM信号生成电路，其特征在于，所述计数器在加法计数操作时仅计数以N位表示的所述计数值中的偶数值和奇数值中的一个，并且在减法计数操作时仅计数另一个。
8.如权利要求1至7中任一项所述的PWM信号生成电路，其特征在于，当所述至少一个运算装置包括多个运算装置时， 所述多个运算装置的所述脉冲宽度数据存储单元分别存储代表不同脉冲宽度的脉冲宽度数据，并且 所述运算装置分别生成具有所述不同脉冲宽度的所述多个PWM信号。
9.一种打印机，其特征在于，包括: 感光体； 如权利要求8所述的PWM信号生成电路； 配置成以预定的光量照射所述感光体的多个光源；以及 配置成驱动所述光源的多个驱动器电路， 其中，多个PWM信号被分别输入所述驱动器电路，并且分别控制所述光源的所述光量。
10.一种PWM信号生成方法，其特征在于，所述PWM信号生成方法由包括单个计数器和至少一个运算装置的PWM信号生成电路来进行，所述PWM信号生成方法包括: 在所述至少一个运算装置中的每一个运算装置中存储代表要被生成的所述PWM信号的脉冲宽度的N位脉冲宽度数据；通过使用所述计数器来生成以N位表示的计数值；以及 通过使用所述至少一个运算装置中的每一个运算装置，计算来自于将所述计数值和所述脉冲宽度数据相加时获得的最高有效位的进位值， 其中，具有对应于所述进位值的电平的信号在所述计数值每次改变时被输出，以便生成具有所述脉冲 宽度数据的所述脉冲宽度的所述PWM信号。
【文档编号】H03K7/10GK103916104SQ201410005120
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2013年1月7日
【发明者】道吉启, 建部哲郎 申请人:株式会社理光