CN101231890A - 模拟电压锁存器 - Google Patents

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CN101231890A CNA2008100038681A CN200810003868A CN101231890A CN 101231890 A CN101231890 A CN 101231890A CN A2008100038681 A CNA2008100038681 A CN A2008100038681A CN 200810003868 A CN200810003868 A CN 200810003868A CN 101231890 A CN101231890 A CN 101231890A
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analog voltage
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张建德
江天佑
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Panasonic Holdings Corp
Panasonic Asia Pacific Pte Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Panasonic Semiconductor Asia Pte Ltd
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    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/48—Servo-type converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
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Abstract

一种模拟电压锁存器，用在控制装配有电动机的电动自行车的控制器中，包括：窗口比较器，用于将模拟电压锁存器输出与模拟输入电压进行比较，以生成比较结果；S－R锁存器，根据比较结果，产生“高”或“低”；选择器，用于选择操作；升/降计数器，用于根据来自S－R锁存器的“高”或“低”，进行递增计数或递减计数，并根据选择器结果保持计数结果；以及DA转换器，用于将计数结果转换为模拟信号。

Description

模拟电压锁存器
技术领域
本发明涉及一种模拟电压锁存器，更具体地，涉及一种能够跟踪并锁存模拟输入电压的模拟电压锁存器。
背景技术
实现模拟电压锁存电路的传统方法采用模拟到数字转换器(ADC)，将模拟输入电压转换为数字代码。随后，通过数字向模拟转换器(DAC)，将该数字代码转换回模拟电压。对模拟输入电压信号锁存通过在激活锁存信号时锁定所述数字代码来实现。但是，这一传统实现方式需要使用在硅芯片上占用较大面积的ADC。
发明内容
本发明目的在于利用升/降计数器和窗口比较器实现模拟电压锁存器，从而不再需要模拟到数字转换器(ADC)。因而，省去了开发ADC的投入，并降低了宝贵的硅芯片面积成本。
根据本发明，所述模拟电压锁存器包括：窗口比较器，用于将模拟电压锁存器输出(此后称为“锁存器输出”)与模拟输入电压进行比较，以生成比较结果；S-R锁存器，用于根据所述比较结果，确定所述锁存器输出和所述模拟输入电压之间的关系；锁存选择模块，用于激活或去激活对所述模拟输入电压的锁存；升/降计数器，用于根据所述S-R锁存器结果和时钟信号，递增或递减计数数值；数字到模拟转换器，用于将所述数字计数转换为模拟电压，作为所述锁存器输出；基于运算放大器的源极跟随器，用于缓存所述锁存器输出，以便在所述窗口比较器中进行比较操作；以及电阻器和电流源对，用于提供所述窗口比较器所需的电压降。
本发明的主要优势在于利用窗口比较器和升/降计数器取代整个ADC。
附图说明
图1为根据本发明的模拟电压锁存器的方框图；
图2为模拟输入电压(V_HIGH和V_LOW电压)之间的关系的示意图。
具体实施方式
根据本发明的模拟电压锁存器利用升/降计数器和窗口比较器跟踪和锁存模拟电压。
如图1所示，模拟电压锁存器具有基于运算放大器的源极跟随器13。源极跟随器13的非反相输入是锁存器输出12；因此，其输出V_HIGH16密切地跟踪此模拟锁存器输出12。模拟电压锁存器还具有下列部件：电阻器14和电流源15，用于定义窗口比较器2的电压上限和下限，V_HIGH16和V_LOW17；窗口比较器2，用于确定模拟输入电压1是否处于窗口比较器的上限和下限之间；S-R锁存器5，用于根据窗口比较器2的输出3a和4a，生成计数器控制信号6；锁存选择模块9，用于激活对模拟输入电压的锁存；升/降计数器10，用于响应时钟事件，当计数器控制信号6为“高”时递增计数，当计数器控制信号6为“低”时递减计数；DAC(数字到模拟转换器)11，用于将数字计数器输出转换为模拟格式，从而生成锁存器输出12。
下文，详述模拟电压锁存器的跟踪操作。
锁存器输出12被缓存在或反馈到基于运算放大器的源极跟随器13中。锁存器输出12出现在源极跟随器13的输出处，作为V_HIGH16。利用电阻器R14和电流源I15，在V_HIGH16和V_LOW17两个节点间形成电压降(I×R)。窗口比较器2具有两个子比较器3和4。信号V_HIGH16被馈入子比较器3的负输入端，而信号V_LOW17被馈入子比较器4的正输入端。将模拟电压锁存器所跟踪的模拟输入电压1馈入子比较器3的正输入端和子比较器4的负输入端。
当模拟输入电压1高于锁存器输出12，即需要升高锁存器输出12以跟踪模拟输入电压1时，子比较器3和4的输出3a和4a将分别为“高”和“低”。因此，S-R锁存器5执行“置位”动作。由于电路处于跟踪模式，因此升/降计数器10响应时钟事件，增加其计数。DAC11将此数字计数信息转换为模拟格式的锁存器输出12。升/降计数器10继续增加计数，直至模拟电压锁存器跟踪(即几乎等于)模拟输入电压1时为止。
在另一种情况下，当模拟输入电压1低于V_LOW17，即需要降低锁存器输出12以跟踪模拟输入电压1时，输出3a和4a将分别为“低”和“高”。因此，S-R锁存器5执行“复位”动作，升/降计数器10因而降低计数输出，从而降低锁存器输出12的电平。升/降计数器10继续降低计数，直至模拟电压锁存器跟踪(即几乎等于)模拟输入电压1时为止。
在另一种情况下，当模拟输入电压1低于V_HIGH16，但高于V_LOW17，意味着输入电压V1“已被锁定”或处于V_HIGH16和V_LOW17之间。此时，锁存器输出12已跟踪模拟输入电压1。输出3a和4a均为“低”。因而，S-R锁存器5保持在先输出。由于输出3a和4a均为“低”，或门18(位于锁存选择模块9中)的输出也将为“低”，因此，与门19的输出值将被固定为“低”。结果，升/降计数器10的CLK输入不会被时钟事件所触发，升/降计数器10保持其在先输出。
下文，详述模拟电压锁存器的锁存操作。
模拟输入电压1被锁存器输出12跟踪后，通过向锁存选择模块9一直施加(assertion)锁存信号8，模拟电压锁存器能够锁存该模拟输入电压1。之后，锁存选择模块9用于阻止时钟输入升/降计数器10，这样，由于没有时钟事件被触发，升/降计数器10保持其在先输出。因此，此模拟电压锁存器对在先的模拟输入电压1进行锁存。
通过移除此锁存信号8，模拟电压锁存器从锁存操作返回跟踪操作。
根据本发明，由于电压锁存器电路中未采用模拟到数字转换器，因此能以较小的硅芯片制作电压锁存器电路。
本发明针对优选实施例的上述公开不应当被理解为是限制性的。本领域普通技术人员在阅读了上述公开之后将清楚地意识到多种变化和修改。显而易见的是，这种变化和修改必将落入本发明的要旨和保护范围之内。此外，应当理解的是所附权利要求倾向于覆盖这些变化和修改。

Claims (4)

1.一种模拟电压锁存器，包括：
窗口比较器，用于将模拟电压锁存器输出与模拟输入电压进行比较，以生成比较结果；
S-R锁存器，用于根据所述比较结果，确定所述模拟电压锁存器输出和所述模拟输入电压之间的关系，并生成S-R锁存器结果；
锁存选择模块，用于激活或去激活对所述模拟输入电压的锁存；
升/降计数器，用于根据所述S-R锁存器结果和时钟信号，递增或递减计数数值，并生成数字计数器输出；
数字到模拟转换器，用于将所述数字计数器输出转换为模拟电压，作为所述模拟电压锁存器输出；
基于运算放大器的源极跟随器，用于缓存所述模拟电压锁存器输出，以便在所述窗口比较器中进行比较操作；以及
电阻器和电流源对，用于提供所述窗口比较器所需的电压降。
2.一种利用根据权利要求1所述的模拟电压锁存器对模拟电压进行锁存以跟踪所述模拟输入电压的方法，包括：
向所述模拟电压锁存器输入模拟电压；
所述窗口比较器将所述模拟输入电压与模拟电压锁存器输出进行比较，生成分别代表所述模拟电压锁存器输出低于、高于和实质上等于所述模拟输入电压的比较结果(高，低)、(低，高)和(低，低)；
根据所述比较结果，更新所述升/降计数器输出计数，并利用数字到模拟转换器，生成与所述计数器输出成正比的模拟电压锁存器输出；以及
利用源极跟随器缓存所述模拟电压锁存器输出，以及根据所述模拟电压锁存器输出，产生用于所述窗口比较器的电压降。
3.一种利用根据权利要求1所述的模拟电压锁存器对模拟电压进行锁存以锁存所述模拟输入电压的方法，包括：
更新所述模拟电压锁存器的所述升/降计数器，以跟踪所述模拟输入电压；
通过一直施加锁存信号，对所述模拟输入电压进行锁存，并阻止时钟信号进入所述升/降计数器。
4.根据权利要求1所述的模拟电压锁存器，其中所述升/降计数器能够跟踪并锁存模拟输入电压。
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