[发明专利]快速低频脉宽调制信号解调装置及解调方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及脉宽调制信号解调。更具体地说，本发明涉及一种新高性能低价格的快速低频脉宽调制信号解调方法。

背景技术

在照明系统中，尤其在LED照明系统中，调光要求已成为一项基本要求。其调光信号通常是以脉宽调制信号方式传输， 例如，常用的白织灯的可控硅调光器。可控硅调光器传输一低频50赫兹或60赫兹定频率的交变信号, 其脉宽是随可控硅调光器的导通角变化而变化， 也就是说， 其脉宽反映可控硅调光器所给定的控制值。如何提取该定频率的低频脉宽调制信号的脉宽信息有一些现成的方法，但存在应用上的问题。如图1所示，对一低频脉宽调制信号而言， 其频谱是由其对应脉宽的直流分量和其基频及高次谐波组成。具体对可控硅调光器的输出而言，其基频是50、60赫兹或100、120赫兹。在频域上，50、60赫兹或100、120赫兹基频非常靠近直流分量（零赫兹）。要提取该低频脉宽调制信号中的直流分量，这需要非常窄带的低通滤波器来滤除其基频， 即50、60赫兹或100、120赫兹及所有高次谐波。由低通滤波器的特性可知，其低通滤波器的动态响应速度是与其带宽成正比，即，低通滤波器的带宽越窄，其动态响应速度越慢。

在实际应用中，通常是希望当可控硅调光器的控制值经人为的改变之后，其对应的照明系统应该能迅速地改变其相应的亮度以反馈可控硅调光器的相应控制值的效果。如果低频50、60赫兹或100、120赫兹脉宽调制信号的脉宽信息是由非常窄带的低通滤波器来提取，脉宽信息需要相当长的时间来提取， 所以其相应的照明系统有相当长时间的滞后而不能迅速地改变其相应的亮度以反馈这可控硅调光器的相应控制值的效果。显然采用窄带低通滤波器来提取低频50、60赫兹或100、120赫兹脉宽调制信号的脉宽信息不能满足实际应用的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新高性能低价格的快速低频脉宽调制信号解调方法，其能快速地提取低频50、60赫兹或100、120赫兹脉宽调制信号的脉宽信息。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种快速低频脉宽调制信号解调装置：包括锁相环电路和同步提取电路；锁相环电路包括依次相连且形成闭环的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器；同步提取电路包括依次相连的单位周期积分器和采样保持器；分频器分别与单位周期积分器和采样保持器相连，分频器与鉴相器之间的连线与单位周期积分器相连。

作为本发明的快速低频脉宽调制信号解调装置的改进：单位周期积分器由开关电容积分器及锁相环电路中的分频器的输出信号组合而成；开关电容积分器的积分常数正比于相应的单位周期。

本发明还同时提供了利用上述装置所进行的快速低频脉宽调制信号解调方法：锁相环电路用于产生与定频率低频脉宽调制信号同频同相的方波信号及相应倍数频率的方波信号；

定频率低频脉宽调制信号经单位周期积分器在单位周期内积分；单位周期积分器的输出信号在单位周期积分的周期末被采样保持器采样保持输出，定频率低频脉宽调制信号的脉宽即以直流电压信号形式为采样保持器的采样保持输出。

本发明的整个电路可分成两部分：其一是锁相环电路，它是由鉴相器，环路滤波器，压控振荡器及分频器组成；其二是同步提取电路，它是由单位周期积分器以及采样保持器组成。锁相环电路是用于产生与定频率低频脉宽调制信号同频同相的方波信号及相应倍数频率的方波信号。锁相环电路所产生的与定频率低频脉宽调制信号同频同相的方波信号及相应倍数频率的方波信号可与积分器结合形成单位周期积分器。单位周期积分器是使得该积分器的积分常数正比于单位周期积分的周期，即，定频脉宽调制信号的周期。

定频率低频脉宽调制信号经这单位周期积分器在单位周期内积分。其输出信号在单位周期积分的周期末被采样保持器采样保持输出，这定频率低频脉宽调制信号的脉宽即以直流电压信号形式为采样保持器的采样保持输出。

本发明的优点是不需要低通滤波器（虽然锁相环电路中有环路滤波器， 但当定频率低频脉宽调制信号频率和锁相环电路所产生的同频同相的方波信号频率相同时，该环路滤波器的输出变化相当小）就能提取定频率低频脉宽调制信号的脉宽信息。

本发明的优点是它那能使所提取的定频率低频脉宽调制信号的脉宽值可以在一个单位周期积分的周期之后变化，即，所提取的定频率低频脉宽调制信号的脉宽值信息仅滞后一个脉宽信号周期。

本发明的优点是其解调方法的动态响应速度远大于采用窄带低通滤波器来提取所述低频50、60赫兹或100、120赫兹脉宽调制信号的脉宽信息的动态响应速度。

附图说明