比率乘法的方法及比率乘法器 【技术领域】
本发明涉及一种比率乘法器(rate multiplier)，且特别涉及一种具有弹性调整乘法比率的比率乘法的方法及比率乘法器。
背景技术
在电子电路应用中，常常需要将信号频率f乘以某一小于1的比率值n/m而得一较小频率的信号，即所谓比率乘法。例如将一频率为10MHz的脉冲信号乘以3/10的比率值而得到3MHz的脉冲信号。直观上将10MHz的脉冲信号中，每10个脉冲只保留其中3个即可达到比率乘法的目的。
已知技术的作法，有的是在m个脉冲信号中，通过硬件电路来随机任意选出n个脉冲信号；有的是在m个脉冲信号中，通过硬件电路来固定挑选相等间距(equal space)的某n个脉冲信号或不等间距的某n个脉冲信号。相关的细节，可以参阅US 4,241,408与US 2003/0058052等等美国专利案件。
然而，使用硬件电路的作法，对电路设计者而言必须由最后所须的波形图来推求所需的硬件电路，工作负荷颇大。并且，由于n个脉冲信号，或是相等间距、或是不等间距或是不固定间距，而不能随需要机动调整n个脉冲信号彼此之间的间距，使用弹性较小。
本发明提出一种比率乘法器，用以计数原始脉冲信号序列而输出目地脉冲信号，该比率乘法器包括：计数器(counter)、比较器(comparator)以及移位寄存器(shift register)。计数器计数原始脉冲信号序列并输出脉冲次数值，同时依目的脉冲信号将脉冲次数值重新计数。比较器耦接至计数器，用以同时接收脉冲次数值与间隔值，若脉冲次数值与间隔值相等则输出目的脉冲信号。移位寄存器耦接至比较器，用以接收比较数据，并至少依据目的脉冲信号的触发而输出间隔值。
依照本发明的较佳实施例所述的比率乘法器，其中比较数据包括至少一个间隔值，并且移位寄存器是依据目的脉冲信号的触发而依序输出间隔值其中之一。该实施例中是依据一比率值，而比较数据的间隔值，且可调整每一间隔值，以调整每一目的脉冲信号与另一相邻的目的脉冲信号的间隔时间。另于实施例中更包括内存，内存内具有至少一组比较数据，用以接收并依选择信号选择比较数据的其中一组并输出。
本发明提出另一种比率乘法器，用以计数一原始脉冲信号序列而输出一目的脉冲信号，该比率乘法器包括：计数器、比较器以及微处理器。计数器可以计数原始脉冲信号序列并输出脉冲次数值，同时依目的脉冲信号将脉冲次数值重新计数。比较器耦接至计数器，可以同时接收脉冲次数值与间隔值，若脉冲次数值与间隔值相等则输出目的脉冲信号。微处理器耦接至比较器，可以接收选择信号，并依据目的脉冲信号的触发而输出被选择的间隔值。
依照本发明的较佳实施例，其中微处理器可以内建至少一组比较数据，此比较数据包括至少一个间隔值，微处理器可以依选择信号选择比较数据的其中一组，并依据目的脉冲信号的触发而依序输出被选择的比较数据中的间隔值。另外，还可以包括内存，耦接至微处理器。内存内具有至少一组比较数据，用以提供微处理器所需。其中，微处理器可以依选择信号自内存提取比较数据，此比较数据包括至少一个间隔值，而微处理器依据目的脉冲信号的触发而依序输出被选择的比较数据中的间隔值。也可以依据一比率值，而提供比较数据的间隔值，且可调整每一间隔值，以调整每一目的脉冲信号与另一相邻的目的脉冲信号的间隔时间。
本发明是以直观方式提出比率乘法的方法，依比率值预先决定目的脉冲信号中的脉冲数与脉冲间隔时间。也就是说，提供一组比较数据中包括多个间隔值，这些间隔值的总和即是比率值n/m的分母m，而其间隔值个数便是分子n。因此，由于比较数据中的各个间隔值可以自由调配(只要总和为m即可)，在输出的目的脉冲信号中每个脉冲间隔时间都可依需要而做不同设定。因此完全改善已知技术中的缺点。
为让本发明的各目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一些较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图简述
图1是依照本发明一较佳实施例所绘示的一种比率乘法方法的流程图。
图2是依照本发明一较佳实施例所绘制的一种时序图。
图3是依照本发明一较佳实施例所绘制的一种比率乘法器的方块图。
图4是依照本发明另一较佳实施例所绘制的一种比率乘法器的方块图。
附图符号说明
S11：输入原始脉冲信号序列
S12：获得脉冲次数值NP
S13：提供比较数据CMP
S14：在CMP中依序选择间隔值IN
S15：比较IN与NP是否相等
S16：输出目的脉冲信号
S17：使NP归零
PulseO：原始脉冲信号序列
PulseD：目的脉冲信号
CMP：比较数据
factor：选择信号
NP：脉冲次数值
IN：间隔值
310：计数器(counter)
320：内存
330：移位寄存器(shift register)
340：比较器(comparator)
430：微处理器(micro processor)
【具体实施方式】
图1是依照本发明一较佳实施例所绘示的一种比率乘法方法的流程图。请参照图1，步骤S11是接收原始脉冲信号序列，然后计数原始脉冲信号序列的脉冲次数以获得脉冲次数值NP(步骤S12)。在此同时，接收比较数据CMP(步骤S13)，比较数据CMP中具有多个间隔值IN。步骤S14则是选择(例如依序选择)其中一个间隔值IN。以此被选择的间隔值IN与脉冲次数值NP相比较(步骤S15)，若是相等则进行步骤S16，否则继续比较间隔值IN与脉冲次数值NP。步骤S16是输出目的脉冲信号。步骤S16完成后紧接着同时进行步骤S14与步骤S17，即在比较数据CMP中选择(如依序选择)下一个间隔值IN(步骤S14)，以及使脉冲次数值NP归零以重新计数(步骤S17)。当步骤S17与步骤S14完成后，再分别进行步骤S12与步骤S15，如此一直循还进行。
本发明的另一较佳实施例为一种比率乘法的方法，至少包括下列步骤：(1)接收一第一信号数组，该第一信号数组的周期为M；(2)接收一比率乘法信号N，在此N小于M；(3)根据一参考数据表，在该第一信号数组的每个周期的M个信号中，挑选第N1个信号、第N2个信号...第Nn个信号；以及(4)输出一第二信号数组，该第二信号数组是由第N1个信号、第N2个信号...第Nn个信号所形成的。在此，参考数据数据表是一表格，提供在每一组可能的M与N组合下，所必须使用的N1...Nn的数值。在此，还可以在接收该比率乘法信号N时，也接收一选择信号X，在此，X是用来表示说当该参考数据表在这组M与N的组合有Y种N1...Nn的组合时，要使用那一组N1...Nn的组合，其中X不大于Y。当然，为提供本发明的使用者更大的便利，本发明还可以接收一修改信息，并据以修改该参考数据表的内容。
为更清楚说明本发明，特以比率值3/10为例并配合图1以便举例说明本发明。图2是依照本发明一较佳实施例所绘制的一种时序图。请同时参照图1与图2。在此实施例是将输入的原始脉冲信号序列频率乘以比率值，例如3/10。直观上即在原始脉冲信号序列中每10个脉冲中选取3个脉冲而输出的(即为目的脉冲信号)。然而于每10个脉冲中选取哪3个脉冲？此选择关系到各相邻脉冲的间隔时间。在此以间隔值3、3、4为例以便说明本实施例。此间隔值可任意调配，只要间隔值的个数等于比率值的分子，而各间隔值的总和等于比率值的分母即可。
图2中时间点A表示脉冲次数值NP由0开始并计数原始脉冲信号序列PulseO的脉冲数(其在一个周期内共有10个原始脉冲信号)，此时由比较数据CMP中选取第一个间隔值IN(即为3)。当脉冲次数值NP等于间隔值IN时(亦即数了三个原始脉冲信号)，随即输出目的脉冲信号PulseD(亦即输出第三个原始脉冲信号)，同时使脉冲次数值NP归零并重新计数(即图中时间点B)。在归零并重数脉冲次数值NP的同时，在比较数据CMP中依序选取下一个间隔值IN(此例中为3)。同前所述，当脉冲次数值NP等于间隔值IN时(亦即数了三个原始脉冲信号)，随即输出目的脉冲信号PulseD(亦即输出第六个原始脉冲信号)(即图中时间点C)。此时间隔值IN则依序选取下一个间隔值(此例中为4)。脉冲次数值NP依然归零后继续计数原始脉冲信号序列PulseO的脉冲数，直到脉冲次数值NP再一次等于间隔值IN(亦即在再数了四个原始脉冲信号后输出第十个原始脉冲信号)(即图中时间点D)。如此反复进行即可达成比率乘法的目的。
本实施例虽以比率值3/10与间隔值3、3、4二者为例，然而在此必须强调，本发明可提供使用者自由设定比率值的分母与分子(即本发明可应用于不同分母与不同分子的情形)，并且输出的目的脉冲信号中各脉冲间隔时间亦可由使用者自行调配。前述本发明的各特征不应以本实施例而限缩。
综合以上各步骤，特举一较佳实施例以电路方块图说明本发明。图3是依照本发明的一较佳实施例所绘制的一种比率乘法器的方块图。图中计数器310接收并依照原始脉冲信号序列PulseO触发而自一初始值累进计数并将脉冲次数值NP输出，此初始值在本实施例中譬如为0。计数器310另接收目的脉冲信号PulseD以使脉冲次数值NP归零并重新计数。内存320中纪录多组比较数据，各组比较数据是依各种比率值所获得。若以比率值3/10为例，则3、3、4或1、5、4等皆可成为各组比较数据CMP的其中一组。或者欲计算例如比率值例如为5/16的乘法结果，则可以预先将各种间隔值的调配组合(例如3、3、3、3、4或1、2、3、4、6等)所组成的比较数据CMP储存在内存320中。内存320依照选择信号factor选择其中一组比较数据CMP，并将被选择的比较数据CMP输出，并可于移位寄存器330合并(例如内建于移位寄存器330中)。亦即本实施例的使用，是使用者在要将原始脉冲信号序列PulseO转为目的脉冲信号PulseD时，只需要让本实施例接收原始脉冲信号序列PulseO，并输入选择信号factor即可。当然，为提供更大的使用者便利性，移位寄存器330尚可以根据接收到的一外来信号，修改这些组比较数据。
移位寄存器330接收被选择的比较数据CMP并储存之并依目的脉冲信号PulseD的触发依序输出其中一个间隔值IN。移位寄存器330在输出间隔值IN后，将此间隔值改置于比较数据CMP的末位。例如，若比较数据为1、2、3、4、6，则在输出间隔值1后的比较数据则变为2、3、4、6、1。以上有关在比较数据CMP中各间隔值IN的选取方式是为本实施例所举的一实施范例，凡熟悉此技术者应知尚可以其它方式施作之，其结果与本实施例相同。比较器340则同时接收脉冲次数值NP与间隔值IN并比较之，若二者相等，则发出目的脉冲信号PulseD。
以下再举一较佳实施例以说明本发明，请参照图4。图4是依照本发明的另一较佳实施例所绘制的一种比率乘法器的方块图。本实施例与前一实施例相似，其不同之处在于将移位寄存器330改以微处理器430实施之。微处理器430可以依其内建的固件提供各种控制功能，并通常内建内存(未绘示)，故可预先将所需的各组比较数据CMP储存在其中。微处理器430接收选择信号factor选择其中一组比较数据CMP，藉由目的脉冲信号PulseD的触发而将被选择的比较数据CMP中各个间隔值IN依序输出。本实施例中亦可将所需的各组比较数据CMP储存于内存320中，内存320受微处理器430的控制而提供被选择的比较数据CMP。本实施例未说明的部分与前一实施例相同，故不赘述。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。