[发明专利]脉冲信号的运算、处理装置

说明书

用于对脉冲信号进行运算、处理的装置。

现在的实时信号运算和处理一般分为模拟信号运算或数字编码运算，前者采用模拟器件实现，具有实时、简单、廉价的优点，缺点是结构僵化，成形后只能专用于特定场合使用，易受电源、干扰、温漂、环境等影响，同时其运算精度取决于器件质量、工艺、调试等因素，稳定性、再现性较差，结果仍为模拟信号，可直接用于控制，但仍需A/D器件转换为数字信号；数字编码运算首先需将信号作A/D转换，然后经CPU等数字运算部件及相应软件实现各种运算，再经D/A将信号还原，其精度及响应速度取决于A/D、CPU、D/A和软件，优点是数字核心运算部件准确、稳定、抗干扰，不受温度、环境、电源等因素影响，并可通过软件灵活组合、设置，缺点是高速、高精度A/D、D/A、CPU等部件价高，对于大量复杂的运算和处理的响应速度较差(相对而言，模拟运算是实时并行运算。)；而现时的脉冲信号主要用于简单的信号测量、A/D、D/A、传输。

本发明的目的是通过脉冲信号，在数字器件上实现模拟信号与/或数字信号的运算及信号处理。

本发明通过将模拟和/或数字信号转换为脉冲信号，采用数字部件进行加/减法、乘法、除法、平方根、积分、微分、滤波、信号转换、信号发生、A/D、数字接口等基本运算和处理，并在此基础上组合出电能运算的方法和装置。

以下是本装置的技术方案：

以单路或多路脉冲的脉宽或脉频或脉幅或其组合表示信号的大小和方向(PWM、PFM等)，以所述脉冲在数字器件上直接作实时运算，产生数字或脉冲信息。

运算、处理功能可包括：加/减法、乘法、积分、微分、滤波、信号转换、信号发生、A/D、数字接口等。

信号格式除包括单线PWM格式(以下简称脉宽1)、三状态DM格式和单线PFM格式外，脉冲信号还可有以下格式：

(1)、脉宽2格式：以多个脉宽的差/和表示信号值，并可有一个或多个逻辑状态表示零值；

(2)、脉频1格式：以多个脉频和逻辑状态表示绝对值和方向；

(3)、脉频2格式：以多个脉频表示正、负方向信号值。信号的各种格式可互相转换。

脉宽1转换为脉宽2：将脉宽1的两状态分配至脉宽2对应有效状态，实现格式转换。

脉宽2转换为脉宽1：将脉宽2的脉宽组按正/负方向合并为脉宽1的两状态，零状态以脉宽1上对应时间段的等宽高频脉冲表示。

脉宽2转换为脉频2：脉宽2的脉宽组按正/负方向控制高频脉冲的加载，成为对应脉频2格式的脉频；

脉宽1格式可先经过脉宽2格式再转换为脉频2格式。

脉宽1转换为脉频1：脉宽1的两状态直接作为脉频1的方向状态，以恒频脉冲作为绝对值脉频

脉宽2转换为脉频1：脉宽2的脉宽组接正/负方向转换为脉频1的两方向状态，零状态控制加载的恒频脉冲作为绝对值脉频。

脉频1转换为脉频2：脉频1的两方向状态控制脉频分配为脉频2格式的脉频，成为脉频2格式。

脉频2转换为脉频1：脉频2格式的脉频，通过触发方向寄存器形成脉频1格式的方向信号，任一输入脉频上的触发沿，在输出信号上均产生一个对应触发沿，成为脉频1格式。积分运算

脉宽信号转换为脉频信号；

脉频信号采用双向可逆计数器或双单向计数器累计双方向的脉冲数实现积分；

所述计数器的计数值可由后续运算部件(CPU等)解算出实时积分值。

所述计数器有两种输出格式：

(1)双向可逆计数器内包括方向指示和计数值；

(2)双单向计数器指示对应方向的计数值。

所述各计数器的输出可为读写方式或只读方式或读出复位方式，计数器的输出还可以是进位或借位或若干位信号及其译码组合信号；

读出复位计数器的特点是每次读出结果时，计数器自动复位或清零，计数器可包括前置分频器，读出时自动复位与总线连接的计数器，前置分频器并不复位

采用读写方式时，读出后可写或不写回数值；

采用只读方式时，读出对计数器中的数值无影响；

各方式读出的结果可由后续处理机构处理。乘法运算：

其中两组脉宽的乘法运算采用逻辑运算实现，真值表：

每组脉宽可分为正/负两方向，1表示正向，0表示负向，

脉宽组1/脉宽组2     00     01     10     11

             积     1      0      0      1