CN101258411A - 相位检测器系统 - Google Patents

Abstract

相位检测系统(100)包括输入端(101)、第一和第二峰值检测器(103、113)、平均单元(107)、偏置单元(122)和比较器(126)。输入端(101)耦连至第一和第二峰值检测器(103、113)，并向相位检测系统(100)提供输入信号。平均单元(107)耦连在偏置单元(122)与第一峰值检测器和第二峰值检测器(103、113)两者之间，并产生中间信号。偏置单元(122)耦连至输入端(101)，并通过将信号强度的预定偏置加至输入信号或中间信号，产生两个可比较的信号。比较器(126)耦连至偏置单元(122)，并通过对两个可比较的信号进行比较，产生指示输入信号相位的输出信号。

Description

相位检测器系统

技术领域

本发明涉及相位检测器系统和检测信号相位的方法领域，特别是涉及相位检测器系统和检测周期信号初始相位的方法。

背景技术

周期信号的特点是在每一周期内存在一个全局最大值和一个全局最小值。当这种周期信号加到采用峰值检测法的信号处理系统的输入端时，要求在该系统启动时尽可能快地确定哪个极值首先到来，以便尽可能快地跟踪信号。也就是说，要确定是最大的还是最小的峰值首先到来。这个问题相当于探查输入信号在初始是上升还是下降。

例如在防锁定制动或牵引控制系统的速度传感器装置中，最重要的是在汽车启动以后尽可能快地提供运动车轮的速度信息，因为周期传感器信号的相位表示运动车轮的行驶距离。如果速度信息由多个输出脉冲构成，其中脉冲之间的时间代表车轮的瞬时速度，那么，传感器信号的第一输出边沿和第一输出占空度是关键指标。

对于有效的传感器装置，要求在第一输出边沿和第一占空度之间作令人满意的兼顾，因为启动以后第一输出边沿提供有关车轮行驶距离的信息，而第一和第二边沿之间的时间代表车轮的瞬时速度。

在已知的速度传感器装置中，很着重的是尽可能快地给出第一输出边沿，结果是第一占空度的精确度差很多。

从EP0329403了解到一种用于分析和重构模拟信号的装置有两个比较器，它们将信号的正向和负向斜率与它们各自的异相(out of phase)形式相比较，为的是检测最大值和最小值。

但是，可能需要一个交变的相位检测器。

发明内容

本发明的一个示例性实施例提供一种相位检测系统，其包括输入端、第一峰值检测单元、第二峰值检测单元和平均单元。相位检测系统进一步包括偏置单元和比较器单元，其中，输入端耦连至第一峰值检测单元和第二峰值检测单元，而且输入端也适用于向相位检测系统提供输入信号。进一步，在系统中平均单元耦连在第一峰值检测单元和偏置单元之间以及第二峰值检测单元和偏置单元之间，平均单元适用于产生中间信号(intermediate signal)，其中偏置单元进一步耦连至输入端，并用来将信号强度的预定偏置施加至输入信号和中间信号构成的组中的至少一个信号上，以便产生两个可比较的信号。进一步，在系统中比较器单元耦连至偏置单元，并适用于通过比较两个可比较的信号产生输出信号，这个输出信号指示输入信号的相位。

在另一示例性实施例中，检测输入信号相位的方法包括：用第一峰值检测单元对输入信号取样产生第一取样信号；和用第二峰值检测单元对输入信号取样产生第二取样信号。方法进一步包括：从第一取样信号和第二取样信号产生中间信号；和通过在比较器单元中对中间信号与输入信号进行比较产生输出信号，其中，在比较以前将预定偏置施加至中间信号和输入信号中的至少一个信号上，并且，输出信号指示输入信号的相位。

根据示例性实施例的系统可提供一种确定首先要寻找哪个峰值即最大峰值或最小峰值的系统，通过提供关于哪个是第一峰值的早期信息，能在启动时信号相位和偏置通常未知的信号处理系统启动以后，及早确定初始信号的产生时刻，例如速度，输出端的信息，例如第一边沿和第一占空度。相位检测系统能通过检测输入信号的初始相位，在第一边沿和第一占空度的精确度之间作令人满意的兼顾。

从实现的观点出发，相位检测系统可提供只需要小芯片面积的系统，因为确定方向(即信号最初是上升或是下降)可以只用一个比较器来完成。由于利用可选的比较器偏置，这种确定本身可变成相对测量的过程，所以比较器偏置的绝对值可变成无关紧要的，这样可省去精确度匹配的要求，因此可以节约芯片面积。

从系统的观点出发，根据示例性实施例的系统可提供第一边沿，其中，边沿信号的产生时刻可仅仅与启动时的传感器信号的初始相位有关。这与启动时的正确的峰值检测结合，可提供第一占空度，它对于多数信号处理系统可以是足够精确的。

进一步说，这种相位检测系统对于不提供任何调整方法的IC-处理可能是很有用的。根据示例性实施例，所要求的匹配可以不作偏置调整便能得到。关于峰值检测器，可选的一种实现方式是采用以电流源充电的电容器，或者一种实现方式是基于带二进制计数器寻址的开关的电阻梯形网络，如通过引用合并于此的WO2005029706中所描述的，或者任何其他D/A转换器。因此，峰值检测器最好有这样的性能，即保持一次测量值直至检测器复位，或者直至更大(最大峰值)或更小(最小峰值)的值被测得。进一步，相位检测系统可包括确定单元，其用来从比较器单元的输出信号确定初始相位。

根据本发明的一个特点可以是用两个峰值检测器从供给相位检测系统的输入信号产生两个信号。从这两个信号可产生中间信号。当在比较以前将比较器所比较的两个信号中的一个信号的强度加以改变时，比较器可以从这个中间信号和输入信号获得有关输入信号的相位的信息。

下面将参考所附权利要求描述本发明更进一步的优选实施例。

接着，将描述本发明相位检测系统的优选实施例。这些实施例也可用作检测输入信号相位的方法。

根据权利要求的相位检测系统的另一示例性实施例，第一峰值检测器是最大峰值检测器，和/或第二峰值检测器是最小峰值检测器。

利用一个最大峰值检测器和一个最小峰值检测器，可以用一种有效的方法提供信号，它们在被修改和被比较时可指示输入信号的初始相位。从在两个峰值检测器的这些信号可计算出与输入信号可比较的中间信号。在比较这两个信号以前，可对其中之一或两者的信号强度施加偏置以对其进行修改。利用以这种方法准备的用来相互比较的信号，应该能够确定第一峰值是最大值还是最小值，也就是说，通过对比较器单元的输出信号符号(sign)的分析，可确定输入信号初始是在上升还是在下降。特别是，在这个相位检测系统中应有的优点是，一旦判定首先要寻找的是哪个峰值，就可以用一个峰值检测器来检测峰值，而另一峰值检测器则保留其初始值，该初始值可以是输入信号的初始值。例如，当发现输入信号在上升时，相位检测系统将首先用最大峰值检测器寻找最大峰值，而最小峰值检测器则保持其初始值。这样，当峰值之一被找到时，系统可创建输入信号的历史，使第一输出边沿与输入信号的初始相位有一个清楚的关系，例如输入信号的DC偏置从这一刻起将是无关紧要的。

在相位检测系统的又一示例性实施例中，平均单元用来产生第一峰值检测单元的信号和第二峰值检测单元的信号的算术平均值。这个算术平均值信号可以构成中间信号。

通过产生作为两个峰值检测系统的两个信号的算术平均值的中间信号，可有效地提供能与活动的输入信号相互比较的信号。还可提供任意的第一过零点。

根据相位检测系统的再一示例性实施例，相位检测系统进一步用来产生边沿信号。比较好的是，当活动的输入信号等于中间信号时，相位检测可用来产生第一初步的边沿信号。当中间信号等于零时，检测系统可用来产生第二边沿信号。

为了产生这个初步的边沿，输入信号等于最大峰值检测器和最小峰值检测器的平均信号的那个时间点可能是足够的估计值。因此，可以获得早期第一边沿，同时产生足够精确的时间点。因此，相位检测系统通过检测输入信号的初始相位，可在第一边沿和第一占空度的精确度之间提供令人满意的兼顾。

第二边沿总是代表输入信号的真实过零点，因为在第二边沿以前已发现出现过信号的两个峰值。

在又一示例性实施例中，相位检测系统进一步包括状态机。具体地说，状态机可耦连至由第一峰值检测单元、第二峰值检测单元、平均单元和偏置单元组成的组中的至少一个单元。

在相位检测系统的又一个示例性实施例中，状态机用来产生状态信号，该状态信号确定哪些信号加至比较器单元和/或哪个峰值检测器单元用来抽取输入信号的样本。

在相位检测系统的又一示例性实施例中，状态机用于在不同的状态之间进行切换直至满足预定的条件。具体地说，预定的条件可以是：比较器的输出信号唯一地表征输入信号的相位。

这个预定的条件可以是唯一确定输入信号最初是在上升或者在下降的条件。为了达到这一目的，状态机可用来提供四种不同的状态信号。在第一阶段，也就是当状态机提供状态信号S0时，可用最大峰值检测器抽取样本。在第二阶段，也就是当状态机提供状态信号S1时，可用最小峰值检测器抽取样本。如果峰值检测器的取样速度高于输入信号的频率，用这两个峰值检测器抽取的样本几乎相等。在第三阶段，即当状态机提供状态信号S2时，两个样本的平均值可与输入信号进行比较，并且在比较器处选择正偏置。如果比较器的输出是正的，则可知信号在上升，这样可首先寻找最大峰值。在第四阶段，即当状态机提供状态信号S3时，两样本的平均值可与输入信号进行比较，并且比较器处选择负偏置。如果比较器输出是负的，则可知信号在下降，这样可首先寻找最小峰值。状态机可交替地提供状态信号S2和S3直至满足条件之一，也就是说状态机在状态信号S2和S3之间切换。

在相位检测系统的再一示例性实施例中，预定的偏置设置为小于输入信号的幅度，和/或设置为大于输入信号的噪声。还可以用偏置单元使偏置大于固有起伏和/或由峰值检测单元、平均单元、比较器单元和偏置单元组成的组中的任何单元的固有差异。

通过提供考虑了上述限制的偏置信号，可提供一种有效方法防止系统在启动时“错误选择”第一峰值检测，也就是说，能保证对哪个峰值(最大或最小)要首先检测的确定不会被噪声激扰。

在相位检测系统的再一实施例中，偏置单元包括电流源和/或电压源。

下面将描述检测相位的方法优选实施例。这些实施例也可应用于相位检测系统。

在另一示例性实施例中，方法进一步包括提供第一状态信号，该第一状态信号触发第一取样信号的产生。

在又一示例性实施例中，方法进一步包括提供第二状态信号，该第二状态信号触发第二取样信号的产生。

在又一示例性实施例中，方法进一步包括提供第三状态信号，该第三状态信号使预定的偏置是正的。

在又一示例性实施例中，方法进一步包括提供第四状态信号，该第四状态信号使预定的偏置是负的。

在又一示例性实施例中，方法进一步包括交替地提供第三状态信号和第四状态信号，直至满足预定的条件。

本发明的一个方面可以是，相位检测系统包括初始峰值检测系统，其用于确定输入信号最初提供最小峰值还是最初提供最大峰值，也就是确定输入信号是初始上升的信号还是初始下降的信号。这个初始峰值检测系统可与或者不与上述相位检测系统的示例性实施例组合构造相位检测系统。

根据一个示例性实施例，初始峰值检测系统包括输入端、第一峰值检测单元、偏置单元和比较器单元，其中，输入端耦连至第一峰值检测单元，并且输入端用于向初始峰值检测系统提供输入信号。进一步，第一峰值检测单元耦连在输入端与偏置单元之间，并且偏置单元用于接收中间信号。再有，偏置单元进一步耦连至输入端，并用于通过将信号强度的预定偏置加在由输入信号和中间信号组成的组中的至少一个信号上，产生两个可比较的信号，比较器单元耦连至偏置单元并用于对两个可比较的信号进行比较，产生指示输入信号相位的输出信号。在另一示例性实施例中，初始峰值检测系统可进一步包括耦连至输入端的第二峰值检测单元。初始峰值检测系统可进一步包括平均单元，其中平均单元耦连在第一峰值检测单元和偏置单元之间以及第二峰值检测单元和偏置单元之间，并且，平均单元用于产生中间信号。

本发明在任何信号处理器特别是模拟信号处理器中的输入信号相位检测领域可引起特别的兴趣，在该领域中，启动之后立即需要信号相位信息，例如在防锁定制动和跟踪控制系统领域中。

根据本发明的一个特点是，相位关系即最大值、过零点、最小值和过零点序列可以在小于输入信号整周期的时间内确定。因此，本发明提供一种相位检测系统，其用于在短的时间内确定这种相位关系。通过利用最大和最小峰值检测器的平均信号以及活动的输入信号，第一初步边沿信号的输出可在早期阶段产生。当平均信号和活动的输入信号相等时可提供第一边沿信号，它可以不是在输入信号的真正过零点提供，但可以是一种估计值，其对于信号处理系统的大多数应用来说是足够精确的。第二边沿，其可在平均信号第二次等于活动输入信号的时刻也就是到达零的时刻提供，通常可以代表输入信号的真正过零点，因为在第二边沿产生以前已经找到信号的两个峰值。

为了尽可能快地得到第一输出边沿，可以考虑将输入信号的过零点与输出信号的边沿之间的相位关系反转。这一反转可以使得输出信号的第一上升沿处于输入信号的第一下降沿。当要求系统总是以低电平输出信号启动时，这是有利的。

本发明的上述和更多的方面，从下面要描述的实施例以及参考实施例所作的说明中显然可见。

下面将参考实施例更详细地描述本发明，但本发明不限于这些实施例。

附图说明

图1是初始相位检测系统示例性实施例的示意图；

图2简要示出根据图1实施例的初始相位检测系统的典型波形；和

图3简要示出根据图1实施例的初始相位检测系统的状态序列。

附图中的例子是示意性的。在不同的附图中，类似或相同的元件用相同或相似的参考号码表示。

具体实施方式

下面，将参考图1简要地描述根据本发明实施例的初始相位检测系统100。初始相位检测系统100包括输入端101，输入信号由其供给初始相位检测系统100。输入信号可以是如图1所示的正弦信号的形式。输入端101耦连至第一节点102，第一节点102耦连至最小峰值检测器103的输入端104。最小峰值检测器103的输出端105耦连至平均单元107的第一输入端106。平均单元的第一输入端106耦连至第二节点108。第二节点108耦连至第一开关元件109的第一端。第一开关元件的第二端耦连至第三节点110。

第一节点102进一步耦连至与最大峰值检测器113的输入端112相耦连的第四节点111。最大峰值检测器113的输出端114耦连至平均单元107的第二输入端115。平均单元107的第二输入端115耦连至与第二开关元件117的第一端相耦连的第五节点116。第二开关元件117的第二端耦连至第三节点110。

第二节点108、第一开关元件109和第三节点110形成平均单元107的第一分支，而第五节点116、第二开关元件117和第三节点110形成平均单元107的第二分支。

平均单元107的第三分支耦连在第二节点108、第五节点116和第三节点110之间并包括第三开关元件118。另外，第三分支包括用来产生平均信号的元件，对最小峰值检测器单元103所提供的信号和最大检测器单元113所提供的信号进行平均。这些组件可由如图1中表示为119和120的电阻器构成。

依赖于第一、第二和第三开关元件的状态，平均单元107在第三节点110提供不同的信号，形成平均单元107的输出。例如，如果在第三节点110上第一开关元件109闭合而第二和第三开关元件打开，则最小峰值检测器单元的信号被提供。如果第三开关元件118闭合而第一和第二开关元件打开，则在平均单元107的输出端110上提供平均信号。

第三节点110耦连至偏置(offset)单元122的第一输入端121，第一输入端121耦连至第六节点123。第六节点123耦连至第四开关元件124的第一端。第四开关元件124的第二端耦连至第七节点125。第七节点125形成偏置单元122的第一输出端，并耦连至比较器单元126的第一输入端。

第六节点123进一步耦连至第五开关元件127的第一端。第五开关元件127的第二端耦连至第八节点128。第八节点128耦连至电压源129的第一端。电压源129的第二端耦连至第九节点130。第九节点130耦连至第六开关元件131的第一端。可使用电流源与规定的阻抗例如电阻器的组合代替电压源。第六开关元件131的第二端耦连至第七节点125。

优选地，第四、第五和第六开关元件配置成能用一个控制信号切换三个开关元件，其中第四开关元件124与第五开关元件127、第六开关元件131反相，即闭合第四开关元件124的控制信号将打开第五开关元件127和第六开关元件131，反过来也一样。

第八节点128进一步耦连至第七开关元件132的第一端。第七开关元件132的第二端耦连至形成偏置单元122的第二输入端的第十节点133。第十节点133耦连至第八开关元件134的第一端。第八开关元件134的第二端耦连至第十一节点135。第十一节点135形成偏置单元122的第二输出端，并耦连至比较器126的第二输入端。第十一节点135进一步耦连至第九开关元件136的第一端。第九开关元件136的第二端耦连至第九节点130。

优选地，第七、第八和第九开关元件配置成能用一个控制信号切换三个开关元件，其中第八开关元件134与第七开关元件132、第九开关元件136反相，即闭合第八开关元件134的控制信号将打开第七开关元件132和第九开关元件136，反过来也一样。

偏置单元122的第二输入端即第十节点133进一步耦连至第四节点111，也就是说输入信号能加至偏置单元122的第二输入端133。

比较器126的输出端耦连至状态机137的输入端。状态机提供输出信号，该输出信号形成初始相位检测系统100的输出信号。该输出信号能提供关于输入信号的第一峰值的信息，即输入信号最初到达的是最大值还是最小值，和/或能形成有关正弦输入信号过零点的输出边沿信号。

进一步，状态机用来提供加至峰值检测单元和开关元件的多个状态信号。第一状态信号138(S0)加至最大峰值检测器113和第二开关元件117。这个状态信号将闭合第二开关元件117，即开关元件将提供电气上导通的路径，并将使最大峰值检测器单元113对输入信号进行取样，因此S0信号可称为SampleMax。第二状态信号139(S1)加至最小峰值检测器103和第一开关元件109。这个状态信号将闭合第一开关元件107，并将使最小峰值检测器单元103对输入信号进行取样，因此S1信号可称为SampleMin。

第三状态信号140(S2)加至第三开关元件118以及第七开关元件132、第八开关元件134和第九开关元件136。这个状态信号将闭合第三开关元件118、第七开关元件132和第九开关元件136，并将打开第八开关元件134。这个状态信号S2可称为SelectPosVT，因为在比较器处选择的是正偏置。偏置也可解释为阈值，特别是电压阈值(VT)。这个状态信号引起两个样本的平均值与带有比较器所选正偏置的当前的输入信号进行比较。如果比较器的输出是正的，则可知信号在上升，因此首先要寻找最大峰值。

第四状态信号141(S3)加至第三开关元件118以及第四开关元件124、第五开关元件127和第六开关元件131。这个状态信号将闭合第三开关元件118、第五开关元件127和第六开关元件131，并打开第四开关元件124。这个状态信号S3可称为SelectNegVT，因为在比较器处选择的是负偏置(VT)。这个状态信号引起两个样本的平均值与带有比较器所选负偏置的活动的输入信号进行比较。如果比较器的输出是负的，则可知信号在下降，因此首先寻要找最小峰值。

关于图1中简要所示的实施例，使用偏置单元或带可选偏置的比较器单元是有利的，这种偏置可设置为-VT、“0”或+VT，其中“0”是比较器差分对的典型偏置。于是可选的偏置可设置为比较器固有偏置附近的+/-VT。关于峰值检测器，可选择采用以电流源充电的电容器的实现方式，或基于具有以二进制计数器寻址的开关的电阻梯形网络的实现方式，或任何其他的D/A转换器。

图2中给出根据图1的实施例的系统的典型波形。图2举例说明初始相位检测系统是怎样工作的。在状态0，用最大峰值检测器抽取输入信号的样本。在状态1，用最小峰值检测器抽取输入信号的样本。当峰值检测器的取样速度相对于信号频率而言较高时，两个峰值检测器所取得的样本几乎相等。

在状态2和3，两个样本的平均值取作参考并与输入信号进行比较。在状态2，这由比较器处选择的正偏置(+VT)来完成，而在状态3则由比较器处选择的负偏置(-VT)来完成。当状态2中比较器的输出是正的时，可知信号在上升，意味着首先要寻找最大峰值。当状态3中比较器的输出是负的时，可知信号在下降，意味着首先要寻找最小峰值。只要这些条件都不满足，系统就从状态2变化至状态3，反过来也一样，即状态机交替提供状态信号S2和状态信号S3。

对这个系统来说这样做是有利的：一旦判定哪个峰值要首先寻找，另一峰值检测器就保留它的初始值即系统接通时输入信号的初始值。这样，当一个峰值被找到时，系统可创建输入信号的历史，使第一输出边沿与输入信号的初始相位有一个清楚的关系。也就是说，从这个瞬时开始，输入信号的DC偏置将不再产生影响。根据本发明的所述实施例，当输入信号等于平均单元产生的中间信号时，将产生第一输出边沿。这个第一输出边沿将是初步的输出边沿信号，因为它产生时的时间点通常可能不是输入信号的第一过零点。但是这个初步的输出边沿通常提供第一占空度，对大多数应用来说是足够精确的。当中间信号即平均信号为零时，第二边沿信号产生。第二边沿信号代表输入信号的真正过零点，因为在第二边沿的前面已找到一个最小峰值和一个最大峰值。

具体而言，图2a中表示的是初始输入信号首先下降的情况，因此要首先寻找最小峰值，而图2b表示的是初始输入信号首先上升的情况。输入信号表示为图2中的曲线201，其表示正弦信号。在系统启动时，状态机提供状态信号S0，因而最大峰值检测器抽取输入信号的样本。由最大峰值检测器取样的信号在图2中表示为202。下一步，状态机提供状态信号S1，因而最小峰值检测器抽取输入信号的样本。由最小峰值检测器取样的信号表示为图2中的线203。初始输入信号即所提供的输入信号标记为Vin(0)。因为取样频率比输入信号的频率高很多，所以用最大峰值检测器取样的信号和用最小峰值检测器取样的信号基本上相同。

在两个峰值检测器的取样一旦进行之后，两个取样信号的算术平均实际上能通过每个取样信号的值来确定。这个平均信号表示为图2中的线204。往后，状态机提供状态信号S2，使相位检测系统进入确定输入信号是否上升的阶段。在这个阶段，借助于叠加阈值VT(如图2a所示的+VT和如图2b所示的-VT)，平均信号与活动的输入信号进行比较。当比较的输出不提供指示输入信号是否上升的唯一特征时，状态机提供状态信号S3。在状态S2的情况下，唯一特征理将是：在叠加比较器所选的正偏置时，比较器的输出是正的。在状态信号S3起作用的阶段，平均信号与带有比较器所选的负偏置的输入信号进行比较，并且寻找指示输入信号在下降的唯一特征。在状态S3的情况下，唯一特征将是在叠加比较器所选的负偏置时，比较器的输出是负的。状态机交替地提供状态信号S2和S3直至唯一特征之一被满足。在图2a中，这个时段用最大值202和最小值203保持为常数的时段来指示。在启动以后不同的状态信号被提供的时段在图2中用箭头205、206和207指示，其中箭头205指示施加状态信号S0的时段，箭头206指示施加状态信号S1的时段，这个时段基本与S0相同，这是因为取样频率比确定图2的横坐标刻度的输入信号的频率高很多。箭头207指示交替地施加状态信号S2和S3的时段。

当唯一特征之一被满足时，相位检测系统已确定输入信号是在上升或是在下降。然后，状态机分别提供取决于输入信号是上升(参看图2b)或是下降(参看图2a)的状态信号S0和S1。在由垂直跳跃表示的瞬时，图2a中的最小峰值检测器开始抽取输入信号的样本。从这个瞬时起，最小峰值检测器203的取样信号开始跟随输入信号，而最大峰值检测器则提供恒定的值如线202所示，从而导致如线204所示的下降的平均信号。

在图2b中，在确定输入信号的初始行为之后，表示输入信号上升的状态信号S0被提供，于是最大峰值检测器的取样信号202开始改变并跟随输入信号201，而最小峰值检测器的取样信号203是恒定的值，这引起上升的平均信号204。

图2a中的下降和图2b中的上升一直延续至第一极值来到。从这个时间点开始，所有三个信号即最大峰值检测器的信号、最小峰值检测器的信号和由此产生的平均信号为恒定的值，直至平均信号等于活动的输入信号。这个时间点可用作输入信号过零点的第一估计值，并产生图2中的线208所描绘的第一输出边沿。虽然对于信号处理系统的大多数应用来说这个瞬时并没有发生真实的过零点，但这个时间点仍然可能是合适的估计值。再有，在图2a和图2b中，零线假定是标示为209的细线。

进一步说，在这个瞬时，状态机将相位检测系统切换进入如前所述其他的取样状态而使相位检测系统搜索第二极值。也就是说，在图2a中状态机从状态信号S1切换到状态信号S0，而在图2b中状态机从状态S0切换到S1。这是开始搜索第二极值的合适时刻，因为在这个瞬时以前第二峰值不能到达。在图2a和图2b中，这个切换以最大值信号(图2a)或最小值信号(图2b)和平均信号204的垂直跳跃来表征。这个垂直跳跃由最大峰值检测器(图2a)或最小峰值检测器(图2b)的复位产生。这种复位是可选的，没有这种复位的实施例也是可以的。在没有复位的实施例中，相应的峰值检测器将一直等待到输入信号越过峰值检测器的输出电平，即在图2a的情况下直到输入信号越过最大峰值检测器的输出电平。为了更好地进行表示，将垂直线向右移动了一定距离。为了更好地进行表示，图2a和图2b中某些其他的线在垂直或水平方向也移动一定距离特别是当线202和203处于曲线201之上时。原则上状态机的切换能在第一极值已到达的时间点以及上述用作过零点第一估计值的时间点之间的任何时刻执行。

在这一切换之后，另一峰值检测器的取样信号跟随输入信号。也就是说，在图2a中最大峰值检测器的信号202开始跟随信号201，而最小峰值检测器的信号203保持恒定的值，这引起平均信号的上升。在图2b中，最小峰值检测器的信号203开始跟随输入信号201，而最大峰值检测器的信号202保持恒定的值，这引起平均信号的下降。活动的峰值检测器即图2a中的最大峰值检测器和图2b中最小峰值检测器的取样信号跟随输入信号，直至各自的极值到达的瞬时。从这个瞬时起，所有三个信号即最大峰值检测器的信号、最小峰值检测器的信号和由此产生的平均信号是恒定的值。活动的输入信号201第二次等于平均信号204的瞬时，代表输入信号的真正过零点，因为在这个瞬时最大值和最小值已经通过。在这个瞬时之后，启动的瞬态影响结束，正确相位关系即正确幅度和正确过零时间点被确定。

下面将参考图3，简要表示根据图1的实施例的初始相位检测系统启动的状态序列。系统开始(PowerOnReset)时，状态机提供状态信号S0，这导致指示最大值取样的参数SelectMax设置为1，允许最大峰值检测器取样。初始比较值可用作输入信号最大值的第一粗略估计值。这些事实在图3中用SampleMax，SelectMax＝1和SamplewithMaxPeak＝compvalue简单表示。

在第二步骤中，状态机提供状态信号S1，这导致指示最小值取样的参数SelectMin设置为1，允许最小峰值检测器取样。初始比较值的负值可用作输入信号最小值的第一粗略估计值。这些事实在图3中用SampleMin，SelectMin＝1和SamplewithMinPeak＝NOT(compvalue)简单表示。

在第三步骤中，状态机提供状态信号S2，导致确定输入信号是否在上升。在这一步骤中参数SelectOffset设置为1，变量SetPosVT也设置为1。这两个变量指示在比较器中设一个偏置，且该偏置设为正值。这些事实在图3中用Signal Inc？，SelectOffset＝1和SetPosVT＝1简单表示。如果在第三步骤中信号的比较给出一个正值即compvalue＝1，则确定输入信号在上升并且最大峰值首先被搜索。

如果在第三步骤中信号的比较给出一个负值即compvalue＝0，则在第四步骤中状态机提供状态信号S3，这导致确定输入信号是否在下降。在这一步骤中，变量SelectOffset设置为1，并且变量SetNegVT也设置为1。这两个变量指示在比较器中设一个偏置，且该偏置设为负值。这些事实在图3中用Signal Dec？，SelectOffset＝1和SetNegVT＝1简单表示。如果在第四步骤中信号的比较给出一个负值即compvalue＝0，则确定输入信号在下降并且最小峰值首先被搜索。如果比较给出正值，则状态机返回第三步骤并再一次提供状态信号S2。状态信号S2和S3之间的这种转变一直进行，直到输入信号行为(即是上升或是下降)得以辨认。

参数“SelectMax”涉及图1中开关117的闭合即最大峰值检测器对输入信号取样的状态，参数“SelectMin”涉及图1中开关139的闭合即最小峰值检测器对输入信号取样的状态，而参数“SelectOffset”涉及图1中开关118的闭合即向偏置单元提供偏置或平均值的状态。信号或参数“compvalue”用于状态转变。在状态0即当状态机提供相应于状态0的信号时，“compvalue”用作表示最大峰值检测器的第一样本是否已经找到的指示器。只要“compvalue”＝1，就表示最大峰值检测器的第一样本没有找到，一旦“compvalue”＝0，就进行从状态“0”至状态1的转变即状态机提供状态信号S1。在状态1“compvalue”用作表示最小峰值检测器的第一样本还没有找到的指示器。只要“compvalue”＝0，就表示最小峰值检测器的第一样本没有找到。一旦“compvalue”＝1，就表示最小峰值检测器的第一样本已找到，并进行从状态1以状态2的下一步状态转变。

应当注意，“包括”这个术语不排除其他的元件或步骤，“一”或“一个”不排除多个。结合不同实施例所描述的元件可进行组合。

还应当注意，权利要求中的参考符号不构成对权利要求的限制。

Claims (21)

1.一种相位检测系统(100)，包括：

输入端(101)；

第一峰值检测单元(103、113)；

第二峰值检测单元(103、113)；

平均单元(107)；

偏置单元(122)；和

比较器单元(126)，

其中，输入端(101)耦连至第一峰值检测单元(103)和第二峰值检测单元(113)，并且其中输入端适用于向相位检测系统(100)提供输入信号；

其中，平均单元(107)耦连在第一峰值检测单元(103)与偏置单元(122)之间以及第二峰值检测单元(113)与偏置单元之间，其中平均单元(107)适用于产生中间信号；

其中，偏置单元(122)进一步耦连至输入端(101)，并适用于通过将信号强度的预定偏置施加至由输入信号和中间信号构成的组中的至少一个信号上，来产生两个可比较的信号；并且

其中，比较器单元(126)耦连至偏置单元(122)，并适用于通过将两个可比较的信号进行比较，来产生指示输入信号的相位的输出信号。

2.根据权利要求1的相位检测系统(100)，其中第一峰值检测器(103)是最大峰值检测器。

3.根据权利要求1或2的相位检测系统(100)，其中第二峰值检测器(113)是最小峰值检测器。

4.根据权利要求1至3中任一项的相位检测系统(100)，其中系统进一步包括状态机(137)。

5.根据权利要求4的相位检测系统(100)，其中状态机(137)耦连至由第一峰值检测单元(103)、第二峰值检测单元(113)、平均单元(107)和偏置单元(122)构成的组中的至少一个单元。

6.根据权利要求4或5的相位检测系统(100)，其中状态机(137)适用于产生状态信号，所述状态信号确定哪些信号被施加至比较器单元(107)和/或哪个峰值检测单元用于抽取输入信号的样本。

7.根据权利要求6的相位检测系统(100)，其中状态机(137)适用于在不同状态之间进行切换直至满足预定的条件。

8.根据权利要求7的相位检测系统(100)，其中预定的条件是比较器的输出信号唯一地表征输入信号的相位。

9.根据权利要求1至8中任一项的相位检测系统(100)，其中平均单元(107)适用于产生第一峰值检测单元(103)的信号和第二峰值检测单元(113)的信号的算术平均值。

10.根据权利要求1至9中任一项的相位检测系统(100)，其中预定偏置被设置为小于输入信号的幅度。

11.根据权利要求1至10中任一项的相位检测系统(100)，其中预定偏置被设置为大于输入信号的噪声。

12.根据权利要求1至11中任一项的相位检测系统(100)，其中相位检测系统(100)进一步适用于产生边沿信号。

13.根据权利要求12的相位检测系统(100)，其中相位检测系统(100)适用于在输入信号等于中间信号时产生第一初步的边沿信号。

14.根据权利要求12或13的相位检测系统(100)，其中相位检测系统(100)适用于在中间信号等于零时产生第二边沿信号。

15.根据权利要求1至14中任一项的相位检测系统(100)，其中偏置单元包括电压源(129)和/或与规定阻抗组合的电流源(129)。

16.一种检测输入信号的相位的方法，所述方法包括：

通过用第一峰值检测单元(103)对输入信号进行取样，产生第一取样信号；

通过用第二峰值检测单元(113)对输入信号进行取样，产生第二取样信号；

从第一取样信号和第二取样信号产生中间信号；和

通过在比较器单元(126)中对中间信号和输入信号进行比较来产生输出信号，其中，在比较之前，预定偏置被施加至中间信号和输入信号中的至少一个信号上，并且输出信号指示输入信号的相位。

17.根据权利要求16的方法，进一步包括：

提供第一状态信号，所述第一状态信号触发第一取样信号的产生。

18.根据权利要求16或17的方法，进一步包括：

提供第二状态信号，所述第二状态信号触发第二取样信号的产生。

19.根据权利要求16至18中任一项的方法，进一步包括：

提供第三状态信号，所述第三状态信号导致预定偏置为正。

20.根据权利要求16至18中任一项的方法，进一步包括：

提供第四状态信号，所述第四状态信号导致预定偏置为负。

21.根据权利要求19或20的方法，进一步包括：

交替地提供第三状态信号和第四状态信号，直至满足预定的条件。

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