专利名称：一种控制信号的调制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制信号的调制方法，属于基本电子电路类。
现有技术是开关电容N-通道电路中每个通道(电容器)开关的相位是依次接通的。如图1、图2所示，1、2……N，驱动控制信号fc通过N-通道开关控制器CN来控制各开关的工作相位，见图6、图7所示，若输入信号fi是正弦波，则输出信号fo是阶梯波形状，如图6是N＝8时的情况。N是N-通道电路的N值。由于N值较小，可以明显地看到输出信号fo有较大的畸变，为了减小失真，应增大N值。这种电路的品质因素Q与电阻R、电容C和N值成正比，要使R、C、N的数值增大，电路的体积也随之加大，所以，fo的保真度和Q值的增加，都会使电路体积增大，一般C为0.01μ～4.7μ，N选用3-100，Q值容易达到1000-10000，这种电路虽能做到较高的Q值，但是体积较大，不易集成化，失真度大。
在电荷耦合电路中，CN是电极脉冲控制器，如图3、图4所示，它们的工作原理和N-通道开关控制器相似，电荷耦合滤波器，虽然容易集成化，但是Q值较低，失真度大。
本发明的目的是在于避免现有技术上述不足之处，而提供一种调制控制电路的方法，来达到提高品质因素和压缩电容器的数值，缩小电路体积，利于电路集成化。减小输出信号的失真度。
本发明是用于控制信号的调制方法，它由N电路和CN电路所组成，控制信号fc通过CN电路来控制N电路的开关相位1、2……N，输入信号fi通过N电路产生输出信号fo，看图5，本发明是在控制信号fc和CN电路之间加入一调制器A，如图8所示。控制信号fc通过调制器A后，在特定的时间产生特定的延时或超前fc的已调信号fc′，由fc′通过CN电路来控制N电路的开关相位。每当fc发出m个脉冲时，fc′比fc延时或超前其宽度为τ，值为1/fc·P。P是输入信号fi一周期内被积累的总点数，P＝N·n，N是N-通道电路的N值，见图1。n是N通道电路中任意相邻两点之间插入的各不相同的积累点位再加1(见图7)，m是对每个积累点重复积累的次数。N、n、P、m均为可取的正整数。
当τ1时，fc开始被延时τ，所有的N点后移τ，以此类推，直到τn这个过程的结果，使原来N-通道电路中的N个积累点位同时变动一个距离τ，相当于对插入的n个点依次作一次扫描积累，所以它等效于增加了n倍的不同积累点位，总数为P。此时P≥3，打破N值最小值为3的限制。
N电路可以是开关电容N-通道电路、电荷耦合电路、同频积分器、同步积分器，它们可以是串联、并联或串联并联混合型式。CN电路可以是N通道开关控制器，在电荷耦合电路中可以是电极脉冲控制器。
电荷耦合滤波器电路，与开关电容N-通道有类似的控制电路和工作方法，这一电路的Q值与电极极板面积成正比，极板与1、2……N连接，见图3、图4，利用这一发明可起到相同的效果。
N-通道电路中的每一个单元通道可以是适用的开关电容电路，或者是电荷耦合电路。
本发明可以大大减小输出信号fo的失真度，例如在图1所示的电路中，fo的相位失真度很容易减小100～1000倍。在Q值不变的情况下，可以大大减小电路的体积，如，N-通道开关电容滤波器中的电容值，可以从1μ减小到100P以内，现有集成技术可以做出0.1P～100P的电容器，使这种高Q值电路可以被集成化。同样在体积不变的情况下，可以大大提高Q值。如已被集成的电荷耦合滤波器，其Q值可以在电极极板面积不变的情况下，提高10-100倍。
本发明由于具有优良的电路特性，实施方便，实用性强，造价廉价，有利于集成化。使它能广泛地用于对微弱信号的提取及信号的滤波提供了一种新的设计方案，如开关电容滤波器的设计，特别是多通道滤波器和用于电荷耦合滤波器的设计。动平衡机测量系统的电路设计采用本方案能很容易使相位测量误差减小到1°以内，使这种设备的精度水平赶上及超过国际最高水平。
图1，开关电容N-通道电路图fc驱动控制信号 fi输入信号fo输出信号 CN是N-通道开关控制器N是N通道电路的N值 R 电阻 C 电器1、2……N 相位角图2.开关电容N-通道 开关时序图fc驱动控制信号 1、2……N 相位角图3，电荷耦合电路CN是电极脉冲控制器 E为电源
fc驱动控制信号fi输入信号fo输出信号1、2……N 相位角图4，电荷耦合电路极板脉冲时序图fc驱动控制信号 1、2……N 相位角图5，N-通道应用电路fc控制信号 fi输入信号 fo输出信号CN是开关控制器 N是N通道电路图6，N＝8时N-通道电路fi、fo波形示意图fi输入信号fo输出信号图7，插入点和延时扫描示意图τ0、τ1、τ2……τn-1、τn为每次延时的扫描位置示意图。
图8，调制控制信号N-通道电路图A调制器CN开关控制器N是N-通道电路图9，一种模拟调制器电路图D 模拟可控延时器 g Z2的因子 H 函数发生器FV 频—压转换器 Vτ延时控制信号Z3除法器 VZ1电压除法器VR1电压乘法器图10.一种数字调制器电路图D 可控数字延时器Z2除法器fτ 延时控制信号图11.一种数字式延时器W 延时触发器Y1与门 Y2异或门R1乘法器 Z1除法器C1第一驱动端 C2第二驱动端S1异相输出端
O1置零端图12，另一种数字式延时器E译码器或可编程译码器 Q1、E的驱动端D1、D2……DK单位延时器系列0、1……i 接点系列实施例11.开关电容N-通道滤波器，如图8所示。
控制信号fc进入调制器A电路的输入端，A电路的输出端连接开关控制器CN电路输入端，CN电路的输出端连接N电路的控制端，fi输入信号进入N电路输入端，输出信号fo从N电路输出端输出。
控制信号fc通过调制器A，产生已调信号fc′，它通过CN电路控制N电路的开关相位1、2……N，输入信号fi通过N电路产生输出信号fo。
实施例2一种模拟调制器A电路，如图9所示。
控制信号fc进入A电路后，电路分成三路，一路与模拟延时器D的输入端连接，另一路与除法器Z3的输入端相连，因子g进入Z2的因子输入端，Z3的输出端与函数发生器H的频率控制端b1相连，fc的还有一路与频—压转换器FV的输入端相连，FV的输出端连接电压乘法器VR1的输入端，因子P进入VR1的因子输入端，VR1的输出端连接电压除法器VZ1的因子输入端，VZ1的输入端，输入一单位信号1，VZ1的输出端连接H的幅度控制端b2，H的输出端与D的控制端连接，D的输出端输出已调信号fc′。
控制信号fc进入A电路后，就分成三路，一路进入模拟延时器D，延时时间受控制端的电压Vτ控制； fc另一路进入除法器Z2，除以因子g，g＞2P，g、P是可选择的正整数，Z2的输出端fτ延时周期信号，它控制扫描函数发生器H的周期，fc还有一路进入频—压转换器FV，得出电压信号Vfc，Vfc经过电压乘法器VR1，乘以因子P，得信号PVfc，此信号进入电压除法器VZ1的因子输入端，变为分母，得幅度控制信号Vτmax，它控制扫描函数发生器H的振幅，扫描函数发生器H受fτ和Vτmax的控制。产生适用的函数形式，如三角波、锯齿波等等，H的输出电压信号Vτ控制延时器D电路，在特定的时间，使fc信号产生特定的延时。
实施例3一种数字式调制器A电路，如图10所示。
控制信号fc进入数字延时器D的输入端，D的输出端输出fc′信号，D的输出端还与除法器Z2的输入端相接，Z2的因子输入端输入因子m，Z2输出端连到D的控制端。
数字延时器D受控制信号fτ的控制，fτ在选定的时间，使输入D的fc信号产生宽度为τ的延时，D的输出端得到一个已调信号fc′。fτ是fc′信号经过除法器Z2除以因子m而得。
实施例4一种数字延时器D电路如图11所示控制信号fτ进入延时触发器W的第一驱动端C1，控制信号fc接入乘法器R1的输入端，因子P接入乘法器R1的因子输入端，R1的输出端一路接W的第二驱动端C2，另一路接与门Y2的第二输入端，还有一路接异或门Y1的第一输入端，W的异相输出端S1连接Y2的第一输入端，Y2的输出端分成两路，一路连到Y1的第二输入端，另一路连到除法器Z1的输入端，Y1的输入端接到W的置零端O1，除法器Z1因子P进入因子输入端，Z1的输出端输出fc′已调信号。
fc控制信号经乘法器R1，乘以P，得到延时宽度τ信号，该信号一路进入延时触发器W的第二驱动端C2，它和进入W的第一驱动端C1的控制信号fτ一起，控制延时发生的时间。W的异相输出S1与C1的输入反相，并且输出延时门信号，R1的另一路输出进入与门Y2、该信号受延时门信号下沿控制，在fτ选定的时间开始延时，既关断Y2门，延时的长短，由Y2关断的时间确定，R1输出的还有一路进入异或门Y1，它与Y2的输出信号fc′相比较，产生延时结束信号，该信号进入W的O1置零端，使C1置零，从而在S1端产生门信号上沿，即重新打开Y2。Y1的输出通过除法器Z1。除以P，得出已调信号fc′。
实施例5另一种数字式延时器D电路，如图12所示。
它有K个单位延时器，DK，DK-1……D1(K为可取的正整数)串联在一起，它们的输入端和输出端依次相连，形成i个接点，每个接点都和相应的来自译码器E的i个输出端线连接，E的驱动端Q1接入fc信号，控制输入端接入fτ信号，第一个单位延时器D1的输出接点做整个D电路的输出端，输出已调信号fc′。
E是普通译码器或者可编程译码器，它事先排布或者编程，使它可以产生适用的延时扫描函数形式。如三角形式、锯齿形式。等等，fc信号进入E的驱动端Q1，E由延时控制信号fτ控制，在fτ确定的时间，选择事先确定的某一输出端线，使Q1和该端线相接通，于是，fc信号经过某几个串联的单位延时器，产生定宽的延时，最终从第一个单位延时器D1的输出端，输出已调信号fc′。
参考文献1.《开关电容网络》李兰友著，电子工业出版社出版2.The N-path filter，published in the periodical″The Bell System Technical Journal″september 1960page 1329 to 1350。
权利要求
1.一种用于控制信号的调制方法，它由N电路和CN电路所组成，控制信号fc通过CN电路来控制N电路的开关相位1、2……N，输入信号fi通过N电路产生输出信号fo，其特征是在控制信号fc和CN电路中加一个调制器A，使控制信号fc通过调制器A后，在特定的时间产生特定的延时或超前fc的已调信号fc′，由fc′通过CN电路来控制N电路的开关相位，N电路可以是开关电容N-通道电路、电荷耦合电路、同频积分器，同步积分器，它们可以是串联、并联或串并联混合型式；CN电路可以是N通道开关控制器，在电荷耦合电路中可以是电极脉冲控制器。
2.按照权利要求1所述的调制方法，其特征是控制信号fc进入调制器A电路的输入端，A电路的输出端连接开关控制器CN电路输入端，CN电路输出端连接N电路的控制端，f1信号进入N电路输入端，输出信号fo从N电路输出端输出。
3.按照权利要求1、2所述的调制方法，其特征是输入信号fi一周期内被积累的总点数P≥3。
4.按照权利要求1所述的调制方法，其特征是调制器A可以是一种模拟A电路，当控制信号fc进入A电路后，电路分为三路，一路与模拟延时器D的输入端连接，另一路与除法器Z3的输入端相连，因子g进入Z3的因子输入端，Z3的输出端与函数发生器H的频率控制端b1相连，fc的还有一路与频—压转换器FV的输入端相连，FV的输出端连接电压乘法器VR1的输入端，因子P进入VR1的因子输入端，VR1的输出端连接电压除法器VZ1的因子输入端，VZ1的输入端，输入一单位信号1，VZ1的输出端连接H的幅度控制端b2，H的输出端与D的控制端连接，D的输出端输出已调信号fc′。
5.按照权利要求1所述的调制方法，其特征是调制器A可以是一种数字式A电路，控制信号fc进入数字延时器D的输入端，D的输出端输出fc′信号，在D的输出端还与除法器Z2的输入端相接，Z2的因子输入端输入因子m，Z2输出端连到D的控制端。
6.按照权利要求1、5所述的调制方法，其特征是延时器D可以是数字式电路，控制信号fc进入延时触发器W的第一驱动端C1，控制信号fc接入乘法器R1的输入端，因子P接入乘法器R1的因子输入端，R1的输出端一路接W的第二驱动端C2，另一路接与门Y2的第二输入端，还有一路接异或门Y1的第一输入端，W的异相输出端，S1连接Y2的第一输入端，Y2的输出端分成两路，一路连到Y1的第二输入端，另一路连到除法器Z1的输入端，Y1的输出端接W的置零端O1，除法器Z1因子P进入因子输入端，Z1的输出端输出fc′已调信号。
7.按照权利要求1、5或6所述的调制方法，其特征是延时器D可是另一种数字式电路，它有K个单位延时器，DK、DK-1……D1，(K为可取的正整数)串联在一起，它们的输入端和输出端依次相连，形成i个接点，每个接点都和相应的来自译码器E的i个输出端线连接，E的驱动端Q1接入fc信号，控制输入端接入fc信号。第一个单位延时器D1的输出接点做整个D电路的输出端，输出已调信号fc′。
全文摘要
本发明的调制方法，由N电路和CN控制电路所组成，控制信号fc经CN电路来控制N电路的开关相位，本发明是在控制信号fc和CN电路中加一个调制器A，使fc通过A后，产生一个延时或超前fc的已调信号fc′，由fc′通过CN电路来控制N电路的开关相位。利用本发明的调制方法，可大大提高电路品质因数，减小信号失真度和相位测量误差，缩小电路体积，有利于电路集成化，为微弱信号的提取及信号的滤波提供一种新的设计方案。
文档编号H03K5/00GK1053977SQ90100570
公开日1991年8月21日 申请日期1990年2月9日 优先权日1990年2月9日
发明者郑正 申请人:郑正