测量模拟信号电平的模拟电平表和方法

摘要

可提供一种测量模拟信号电平的模拟电平表和方法。所述模拟电平表可包括比较器、占空计数器、模拟电平检测器和/或数字模拟转换器(DAC)。所述比较器可对模拟信号的电压电平与参考电压进行比较，并产生加减信号。所述占空计数器可对加减信号的占空值进行计数。所述模拟电平检测器可输出通过从加减信号的占空值减去目标占空值获得的占空误差值。当占空误差值是期望的或预定的值时，所述模拟电平表可将参考电压输出为测量的模拟信号的值。

说明书

本申请要求于2006年1月16日提交到韩国知识产权局的第10-2006-0004442号韩国专利申请的优先权，其内容完整地包含于此，以资参考。

技术领域

示例性实施例涉及一种测量模拟信号电平的模拟电平表和方法，例如，涉及一种不需要模拟数字转换器的能够检测模拟峰/谷电平的使用占空比的模拟电平表，以及能够检测模拟峰/谷电平的使用占空比来测量模拟信号电平的方法。

背景技术

模拟电平表可包括用于将模拟信号转换为数字信号的模拟数字转换器(ADC)。然而，当模拟信号的频率高于ADC的采样频率时，不能正确地执行采样。因此，需要调节输入模拟信号的电平以改进ADC的操作。

图1是显示具有模拟数字转换器ADC的传统的模拟电平表的示例性示图。

参照图1，传统的模拟电平表10可包括偏差控制单元11、增益控制单元12、峰/谷检测器13和/或模拟数字转换器ADC14。

偏差控制单元11和/或增益控制单元12可控制模拟信号的偏差和/或增益以将模拟信号的电平调节为ADC正确操作的电平。峰/谷检测器13可检测其电平可被调节的模拟信号的峰值和/或谷值。

图2A和图2B是显示传统的峰/谷检测器的示例性电路图。

参照图2A和图2B，峰/谷检测器13可包括运算放大器(op amp)。op amp的同向端可接收模拟信号，op amp的反向端可通过反馈接收op amp的输出。峰/谷检测器13可通过限制op amp的源电流和灌电流来检测峰值或谷值。

参照图1，ADC14可对检测的峰值和/或谷值执行模拟数字转换。

然而，传统的模拟电平表必须包括偏差控制单元和/或增益控制单元，以将模拟信号的电平调节为ADC正确操作的电平。因此，会增大模拟电平表的布置区域。传统的模拟电平表还可包括电容器，这会增加元件的数量和/或会根据工艺改变电容器的特性。

发明内容

示例性实施例提供了一种不需要模拟数字转换器的能够检测模拟信号的峰/谷电平的使用占空比的模拟电平表。

示例性实施例提供了一种不需要模拟数字转换器的能够检测模拟信号的峰/谷电平的使用占空比测量模拟信号的方法。

根据示例性实施例的模拟电平表可包括比较器、占空计数器、模拟电平检测器和/或数字模拟转换器(DAC)。所述模拟电平表可使用占空比。

根据示例性实施例，所述比较器可对模拟信号的电压电平与参考电压进行比较，并产生加减信号。所述占空计数器可对加减信号的占空值进行计数。所述模拟电平检测器可输出通过从加减信号的占空值减去目标占空值获得的占空误差值。所述DAC可将占空误差值转换为具有相应的电压电平的另一模拟信号，并通过反馈将转换的另一模拟信号输出为参考电压。

根据示例性实施例，如果占空误差值是期望的或预定的值，则所述模拟电平表可将参考电压输出为测量的模拟信号的值。

根据示例性实施例，当占空误差值是0时，所述模拟电平表可将参考电压输出为测量的模拟信号的值。

根据示例性实施例，当模拟信号的电压电平高于参考电压时，加减信号可以为正，当模拟信号的电压电平低于参考电压时，加减信号可以为负。

根据示例性实施例，当加减信号为正时，所述占空计数器可将占空值增1，当加减信号为负时，所述占空计数器可将占空值减1。

根据示例性实施例，可将目标占空值设置为对应于将被测量的模拟信号的目标电压。

根据示例性实施例，目标电压可以是模拟信号的峰值电压或谷值电压。

根据示例性实施例，所述占空计数器可与期望的或预定的时钟同步地进行计数。

根据示例性实施例，所述模拟电平检测器可包括减法器、低通滤波器和/或残差累加积分器。

根据示例性实施例，所述减法器可输出通过从加减信号的占空值减去目标占空值获得的占空误差值。所述低通滤波器可对占空误差值进行滤波。所述残差累加积分器可输出并保持滤波的占空误差值。所述低通滤波器可通过对低通滤波器的输入的大小与低通滤波器的输出的大小进行比较，来对低通滤波器的增益设置不同的权值。

根据示例性实施例，所述低通滤波器可去除占空误差值的波动。

根据示例性实施例，所述模拟电平表还可包括：锁存单元，其响应于更新信号在每个时间段对加减信号的占空值进行锁存；和/或更新信号发生器，在每个时间段产生更新信号。

根据示例性实施例，所述模拟电平表还可包括：复位单元，产生用于在每个时间段将所述占空计数器复位的复位信号。所述复位单元可通过延迟更新信号来产生复位信号。

根据示例性实施例，测量模拟信号的电压电平的方法可包括：对模拟信号的电压电平与参考电压进行比较；产生比较结果作为加减信号；对加减信号的占空值进行计数；从加减信号的占空值减去目标占空值；将从加减信号的占空值减去目标占空值的结果转换为具有相应的电压电平的另一模拟信号，并通过反馈将转换的模拟信号输出为参考电压；和/或如果从加减信号的占空值减去目标占空值的结果是期望的或预定的值，则把将从加减信号的占空值减去目标占空值的结果转换为具有相应的电压电平的另一模拟信号的结果，输出为测量的模拟信号的值。

根据示例性实施例，测量模拟信号的电压电平的方法可包括：对模拟信号的电压电平与参考电压进行比较；产生比较结果作为加减信号；对加减信号的占空值进行计数；从加减信号的占空值减去目标占空值；将从加减信号的占空值减去目标占空值的结果转换为具有相应的电压电平的另一模拟信号，并通过反馈将转换的模拟信号输出为参考电压；和/或如果从加减信号的占空值减去目标占空值的结果是期望的或预定的值，则将参考电压输出为测量的模拟信号的值。

根据示例性实施例，当模拟信号的电压电平高于参考电压时，加减信号可以为正，当模拟信号的电压电平低于参考电压时，加减信号可以为负。

根据示例性实施例，在对加减信号的占空值进行计数的步骤中，当加减信号为正时，可将加减信号的占空值增1。在对加减信号的占空值进行计数的步骤中，当加减信号为负时，可将加减信号的占空值减1。

根据示例性实施例，对加减信号的占空值进行计数可与期望的或预定的时钟同步。

根据示例性实施例，可将目标占空值设置为对应于模拟信号的目标电压。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例进行的详细描述，本发明的以上和/或其他方面和优点将会变得更加清楚和更加易于理解，其中：

图1是显示具有模拟数字转换器的传统的模拟电平表的示例性示图；

图2A和图2B是显示传统的峰/谷检测器的示例性电路图。

图3是显示根据示例性实施例的使用占空比的模拟电平表的示意图；

图4是显示根据示例性实施例的图3所示的模拟电平检测器的示例性示图；和

图5是显示根据示例性实施例的使用占空比测量模拟信号电平的方法的示例性流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更全面地描述示例性实施例。然而，示例性实施例可以以许多不同的形式被实施并且不应被解释为局限于这里阐述的示例性实施例。相反，提供这些实施例以便本公开将是彻底和完整的，并将范围全面地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰可夸大层的厚度和区域。

应该理解，当组件被称为在另一组件“上”、“连接到”或“耦合到”另一组件时，该组件可以是直接在其他组件上、直接连接到或耦合到其他组件，或者表示存在中间组件。相反，当组件被称为“直接”在另一组件“上”、“直接连接到”或“直接耦合到”另一组件时，表示没有中间组件。如同这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项的任意组合或所有组合。

应该理解，虽然术语第一、第二、第三等在这里可用于描述不同元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该被所述术语限制。所述术语仅用于区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，以下讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可称为第二元件、组件、区域、层或部分。

空间上相关的术语，诸如“之下”、“以下”、“下部”“以上”“上部”等在这里可用于方便描述如附图所示的一个组件或特征与另一组件和特征的关系。应该理解，除了附图中描述的方向之外，空间上相关的术语意味着包含使用或操作中装置的不同方向。

这里使用的术语仅是为了具体描述示例性实施例的目的，而不是为了限制性的目的。如这里使用的，除非上下文明确指出，否则单数形式也意味着包括复数形式。还应该理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”表示存在所描述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件。

除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与示例性实施例所属的领域的技术人员的通常理解相同的含义。还应该理解，除非这里明确定义，否则术语，诸如常用字典中定义的术语应该被解释为具有与相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想或过于正式的意义来解释所述术语。

现在将对示例性实施例进行描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的组件。

图3是显示根据示例性实施例的使用占空比的模拟电平表的示意图。

参照图3，根据示例性实施例的使用占空比的模拟电平表100可包括比较器110、占空计数器120、模拟电平检测器130和/或数字模拟转换器(DAC)140。

比较器110可对将被测量的模拟信号XANAL的电压电平与参考电压VREF进行比较，并产生加减信号XUD。模拟信号XANAL可输入到比较器110的阳极端和/或参考电压VREF可输入到比较器110的阴极端。

因此，当模拟信号XANAL的电压电平高于参考电压时，加减信号XUD可以为正，当模拟信号XANAL的电压电平低于参考电压时，加减信号XUD可以为负。

占空计数器120可对加减信号XUD的占空值VDUTY进行计数。当加减信号XUD为正时，占空计数器120可响应于该加减信号XUD将占空值VDUTY增1。可选地，当加减信号XUD为负时，占空计数器120可将占空值VDUTY减1。

占空计数器120可与期望的或预定的时钟CLK同步地执行计数。占空计数器120在期望的或预定的时间段内输出被进行计数的加减信号XUD的占空值VDUTY。

参照图3，模拟电平表100还可包括锁存单元150，其响应于更新信号XUDTE在每个时间段对加减信号XUD的占空值VDUTY进行锁存。

更新信号XUDTE可由更新信号发生器160来产生。更新信号XUDTE可以是在每个时间段被激活的时钟信号。

更新信号XUDTE可通过转换，作为复位信号XRSET被应用于占空计数器120。复位单元170可通过延迟更新信号XUDTE来产生复位信号XRSET。占空计数器120可响应于复位信号XRSET在每个时间段将占空值VDUTY复位。例如，复位单元可产生用于在锁存之后将占空计数器复位的复位信号。

加减信号XUD的占空值VDUTY可在每个时间段被发送到模拟电平检测器130。模拟电平检测器130可输出通过从加减信号XUD的占空值VDUTY减去目标占空值TDUTY获得的占空误差值Du_Err。

图4是显示根据示例性实施例的图3所示的模拟电平检测器的示例性示图。

参照图3和图4，模拟电平检测器130可包括减法器131、低通滤波器132和/或残差累加积分器133。

减法器131可输出通过从加减信号XUD的占空值VDUTY减去目标占空值TDUTY获得的占空误差值(Du_Err)。目标占空值TDUTY可设置为对应于将被测量的模拟信号XANAL的目标电压。

目标电压可以是将被测量的模拟信号XANAL的电压。因此，目标电压可以是模拟信号的峰/谷电压。然而，目标电压可设置为模拟信号XANAL的峰/谷电压的90％或99％。

低通滤波器132可对占空误差值Du_Err进行滤波。例如，低通滤波器132可去除占空误差值Du_Err的波动。残差累加积分器133可输出并保持滤波的占空误差值Du_Err。

低通滤波器132可包括比较单元。比较单元可对低通滤波器132的输入的大小与低通滤波器132的输出的大小进行比较。比较单元可根据低通滤波器132的输入和输出的大小的比较结果，对低通滤波器的增益(C0，C1)设置不同的权值。

例如，最初，对于低通滤波器132的输入IN，占空误差值Du_Err为+1，然后，对于低通滤波器132的输入IN，占空误差值Du_Err为-1。

在根据本发明的低通滤波器132中，输入IN的大小小于输出OUT的大小，因此，低通滤波器132对C0设置权值1(C0_ma)，对C1设置权值0.1(C1_s1)。然后，输出OUT如下：((+1)×1)+((-1)×0.1)＝0.9。因此，占空误差值Du_Err被检测为0.9。

可选地，最初，对于低通滤波器132的输入IN，占空误差值Du_Err为-1，然后，对于低通滤波器132的输入IN，占空误差值Du_Err为+1。

在根据本发明的低通滤波器132中，输入IN的大小大于输出OUT的大小，因此，低通滤波器132对C0设置权值0.1(C0_s1)，对C1设置权值1(C1_ma)。然后，输出OUT如下：((-1)×1)+((+1)×0.1)＝(-0.9)。因此，占空误差值Du_Err被检测为-0.9。

在根据本发明的低通滤波器132中，输入IN的大小可大于输出OUT的大小，因此，低通滤波器132可对C0设置权值0.1(C0_s1)，对C1设置权值1(C1_ma)。可输出OUT如下：((-1)×1)+((+1)×0.1)＝(-0.9)。因此，占空误差值Du_Err被检测为-0.9。

例如，占空误差值Du_Err可随时间段而改变，和/或由于占空误差值Du_Err的改变而导致的波动的峰/谷值可被精确地检测，因此，精确的占空误差值Du_Err可被估计。

再次参照图3，DAC140可将占空误差值Du_Err转换为具有相应的电压电平的模拟信号，并可通过反馈将转换的模拟信号输出为参考电压值VREF。当占空误差值Du_Err是期望的或预定的值，例如0时，模拟电平表100可将参考电压值VREF输出为检测的模拟信号XANAL的值(例如，目标电压)。

根据示例性实施例的使用占空比的模拟电平表可不使用ADC来解决由于模拟信号而导致的许多问题。例如，可解决控制模拟信号的偏差或增益中发现的问题和/或不精确的电平检测。

模拟信号检测可被数字化地执行，因此，用户可通过设置时钟周期和/或目标电压来更容易的解决模拟信号电平的检测。

图5是显示根据示例性实施例的使用占空比测量模拟信号电平的方法的示例性流程图。

参照图5，根据示例性实施例的使用占空比测量模拟信号电平的方法500可以是测量模拟信号的电压电平的方法。所述方法包括：对模拟信号的电压电平与参考电压进行比较(S510)，产生比较结果，作为加减信号(S520)，对加减信号的占空值进行计数(S530)，从加减信号的占空值减去目标占空值(S540)，将从加减信号的占空值减去目标占空值的结果转换为具有相应的电压电平的另一模拟信号，并通过反馈将转换的模拟信号输出为参考电压(S550)，和/或如果从加减信号的占空值减去目标占空值的结果是期望的或预定的值，则把将从加减信号的占空值减去目标占空值的结果转换为具有相应的电压电平的另一模拟信号的结果，输出为测量的模拟信号的值(S560)(例如，如果从加减信号的占空值减去目标占空值的结果是期望的或预定的值，则将参考电压输出为测量的模拟信号的值)。

当模拟电压电平高于参考电压时，加减信号可以为正，当模拟电压电平低于参考电压时，加减信号可以为负。

在对加减信号的占空值进行计数(S530)中，当加减信号为正时，可以将加减信号的占空值增1。可选地，在对加减信号的占空值进行计数(S530)中，当加减信号为负时，可以将加减信号的占空值减1。

可以在每个期望的或预定的时钟执行对加减信号的占空值进行计数(S530)。可将目标占空值设置为对应于模拟信号的目标电压。

根据示例性实施例的使用占空比的测量模拟信号电平的方法可存在于上述的模拟电平表的精神和范围之内。因此，可从在前的描述理解根据示例性实施例的测量模拟信号电平的方法，所以省略了关于根据示例性实施例的测量模拟信号电平的方法的详细描述。

如上所述，可通过示例性实施例的模拟电平表，而不使用ADC来测量模拟信号的电压电平。可以使用不需要ADC的根据示例性实施例的使用占空比测量模拟信号电平的方法。因此，可减小设备的大小和/或成本。

通过数字化处理可将噪声和/或偏差电压最小化。因为用户仅需要不同地设置目标占空值以改变将被测量的电压值，所以用户可更容易地改变将被测量的电压值和/或测量精确的电压值。

虽然在本说明书和附图中显示和描述了示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对示出和/或描述的示例性实施例进行变动，本发明的范围由权利要求及其等同物来限定。