模拟信号的时域微分比较的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及模拟信号的时域微分比较的方法和装置。公开了一种时域微分模拟比较器。根据本发明专利技术的各个方面的一种示例装置包括具有响应于模拟输入的频率的变频信号的源。计数电路被耦合以对变频信号的周期计数。该计数电路被耦合以在第一时间间隔期间在第一方向中计数，并且被耦合以在第二时间间隔期间在与第一方向相反的第二方向中计数，该第二时间间隔在第一时间间隔结束之后发生。评估电路被耦合到计数电路。该评估电路在第二时间间隔结束之后对变频信号的周期的计数作出响应。

Method and apparatus for time domain differential comparison of analog signals

The invention relates to a method and an apparatus for time domain differential comparison of analog signals. A time domain differential analog comparator is disclosed. An exemplary device according to various aspects of the present invention includes a source having a frequency conversion signal responsive to the frequency of the analog input. The counting circuit is coupled to count the period of the frequency conversion signal. The counting circuit is coupled to the first during the time interval in the first direction and is coupled to the count, during the second time interval in the second direction opposite the first direction in the count, the second time interval after the first time interval end. The evaluation circuit is coupled to the counting circuit. The evaluation circuit responds to the counting of the cycle of the frequency conversion signal after the end of the second time interval.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及模拟信号，并且更具体而言，本专利技术涉及处理模拟信号。
技术介绍
传统的比较器在模拟信号的瞬时值和参考值之间做比较。时域微分(time-differential)模拟比较器将在当前时间间隔中采集的模拟信号的值与在过去时间间隔中采集的相同模拟信号的值进行比较。这在一些电子电路应用中可以用于获知对于电路，在相当长的一段时间中，缓慢变化的量是否已经改变了很多。电子电路一般使用被优化用于高速工作，对在非常短的时间内发生的事件作出响应的部件。这些电路通常用在控制要花很长时间作出响应的缓慢变化的过程的应用中。例如，控制大型机械系统从而控制工业过程的微型电路的部件一般被縮放以与在数微秒的时间段中发生的事件一起操作。这些电路常常必须对在若千秒、分钟或小时的时间段中发生的事件作出响应。通过增加电路的大小来匹配应用的缓慢响应是不实际的。允许小的快速电路与慢的模拟过程一起工作的普通技术将模拟信息转换为数字形式，并且随后将数字信息存储在存储器中。快速电路在暂停状态等待，或者执行其它任务，直到经过了在模拟信息中可能要发生改变的足够的时间为止。随后，当前的模拟信息被转换为数字形式，并与已经被存储在存储器中的过去的模拟信息进行比较。这种技术对于在它们的控制电路中使用模数转换器、数字存储器和数字处理器的大型系统是很正常的。而这种技术通常对于在它们的控制电路中不需要模数转换和数字存储器的简单的低成本系统是不实际的。一种利用与传统比较器一起使用的采样保持电路、将模拟信息作为模拟值存储的替代技术，在涉及较长的时间间隔时，尤其是希望在集成电路中封装控制功能时，也是不实际的，这是因为这种替代技术的使用一般涉及大的电容器以及接近漏电流值的非常小的电流。
技术实现思路
本专利技术的一个技术方案提供了一种时域微分模拟比较器，其包括以下部件具有响应于模拟输入的频率的变频信号的源；计数电路，该计数电路被耦合以对所述变频信号的周期计数，其中，所述计数电路被耦合以在第一时间间隔期间沿第一方向计数，并且被耦合以在第二时间间隔期间沿与所述第一方向相反的第二方向计数，所述第二时间间隔在所述第一时间间隔结束之后发生；定时电路，该定时电路被耦合到所述计数电路，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔由所述定时电路确定；以及评估电路，该评估电路被耦合到所述计数电路和所述定时电路，其中，所述评估电路在所述第二时间间隔结束之后对所述变频信号的周期的计数作出响应。本专利技术的另一技术方案提供了一种执行模拟信号的时域微分比较的方法，其包括以下步骤生成重复信号，该重复信号所具有的频率响应于所述模拟信号而变化；响应于所述重复信号的周期，在第一时间间隔期间沿第一方向计数；响应于所述重复信号的周期，在第二时间间隔期间沿第二方向计数；以及在所述第二时间间隔结束之后，评估对所述重复信号的周期的计数。本专利技术的又一技术方案提供了一种时域微分模拟比较器，其包括以下部件具有响应于模拟输入的频率的变频信号的源；计数电路，该计数电路被耦合以对所述变频信号的周期计数，其中，所述计数电路被耦合以在第一时间间隔期间沿第一方向计数，并且被耦合以在第二时间间隔期间沿与所述第一方向相反的第二方向计数，所述第二时间间隔在所述第一时间间隔结束之后发生；以及评估电路，该评估电路被耦合到所述计数电路，其中，所述评估电路在所述第二时间间隔结束之后对所述变频信号的周期的计数作出响应。附图说明参考附图来描述本专利技术的非限制性和非完全列举式的实施例，其中，在所有的各种视图中，除了另外指定之外，相似的标号指代相似的部分。图1一般地示出了根据本专利技术的教导的实现模拟信号的时域微分比较的装置的框图的一个示例。图2示出了根据本专利技术的教导的实现模拟信号的时域微分比较的示例装置的三个信号的代表性波形。图3示出了图示出根据本专利技术的教导的用于执行模拟信号的时域微分比较的示例方法的流程图。具体实施例方式公开了根据本专利技术的与实现模拟信号的时域微分比较有关的示例。在下面的描述中，阐述了多个具体细节，以便于提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域的技术人员将清楚，具体细节不是必须被用来实现本专利技术。在其它实例中，没有详细描述公知的资料或方法以避免模糊本专利技术。在整个本说明书中提到的"一个实施例"、"实施例"或"一个示例"意指结合实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例或示例中。因此，在整个本说明书的各个地方出现的短语"在一个实施例中"、"在实施例中"、"在一个示例中"或"在示例中"不一定都指相同的实施例。特定特征、结构或特性例如可以在一个或多个实施例或示例中被组合成为任何合适的组合和/或子组合。而且，特定特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其它合适的部件中。另外，应当理解，这里所提供的附图是用于针对本领域技术人员的说明的目的，并且附图不一定按比例绘制。图1示出了一般地根据本专利技术的教导的实现模拟信号的时域微分比较的装置的框图的一个示例。如图所示，变频(variable frequency)信号源105被耦合以接收模拟输入135。模拟输入135可以是电信号或诸如温度或海拔高度之类的外部参数。在示例中，变频信号源105的频率响应可以是线性的或非线性的，并且来自变频信号源105的信号110的频率可以响应于模拟输入135的值的增加而增大或减小，只要当模拟输入135在感兴趣的范围内增加时信号110的频率一直增加或一直减小。从模拟输入135接收的模拟信号可以是电信号或电路的部件的内部参数(intrinsic parameter)。该部件可以是变频信号源105的部件或不同电路的部件。在一个示例中，电路的部件被包括在集成电路中。在一个示例中，内部参数是变频信号源105中的热变(temperature-dependent)电阻器的电阻值。因此，在这个示例中，内部参数对温度作出响应。在一个示例中，计数电路115对变频信号源105的周期计数。定时电路155确定计数电路115何时计数，以及各个计数是增加还是减小计数电路115的累计值。如在示例中所示的，定时电路155接收开始比较150命令以执行对在模拟输入135处接收的模拟信号的比较。定时电路155可选择地可以提供可选模式选择信号165，在一个示例中，该可选模式选择信号165是一个激励(stimulus)，该激励作为用于对该激励之前和该激励之后的模拟信号进行比较的一个参考。在一个示例中，该激励是可能会影响在模拟输入135接收的模拟信号的值的一个改变。在一个示例中，该激励在定时器接收到开始比较150命令之后发生。因此，该激励是用于比较模拟信号的两个值的参考时间，这是因为将该激励之后的模拟信号的值与该激励之前的模拟信号的值进行比较。在一个示例中是双向计数器、有时称作加减计数器的计数电路115从变频信号源105接收重复信号110。计数电路115将计数值作为可能包括多个数字比特的串行或并行数字计数信号120发送。来自定时电路155的向上计数信号140和向下计数信号145确定计数电路115如何对来自变频信号源105的信号110的重复周期作出响应。计数电路115针对来自变频源105的信号110的每个周期可以增加计数值、减小计数值或者让计数不改变。如在示例中所示的，从定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时域微分模拟比较器，包括：　变频信号的源，该变频信号具有响应于模拟输入的频率；　计数电路，该计数电路被耦合以对所述变频信号的周期计数，其中，所述计数电路被耦合以在第一时间间隔期间沿第一方向计数，并且被耦合以在第二时间间隔期间 沿与所述第一方向相反的第二方向计数，所述第二时间间隔在所述第一时间间隔结束之后发生；　定时电路，该定时电路被耦合到所述计数电路，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔由所述定时电路确定；以及　评估电路，该评估电路被耦合到所述计 数电路和所述定时电路，其中，所述评估电路在所述第二时间间隔结束之后对所述变频信号的周期的计数作出响应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉姆M波利夫卡，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]