CN103675394B - 用于交流电压测量并具有可编程化电容阵列的补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种用于交流电压测量并具有一可编程化电容阵列的补偿电路。所述补偿电路包括：一对第一导线，用以连接至一交流电路；一可变电容器，电连接至所述第一导线，用以依照一可编程化电容阵列，提供不同电容值；及一控制单元，电连接至所述第一导线，用以依照一外部指令，改变所述可变电容器的电容值为所述可编程化电容阵列的一电容的电容值。因补偿电路的电容值是可变的，设计有所述补偿电路的交流电压计能于宽广频率范围内测量电压。

Description

用于交流电压测量并具有可编程化电容阵列的补偿电路

技术领域

本发明是有关于一种补偿电路。特别是有关于一种用于交流电压测量并具有可编程化电容阵列的补偿电路。

背景技术

交流电压计是一种日常生活非常普遍使用的设备。传统上，交流电压计使用具有大阻抗及包括数个电容器的电阻分压器。自然地，所述交流电压计会成为低通滤波器。对于具有高于500Hz以上的频率的交流电源而言，因为信号强度衰减，测量的结果精确度不高。

请见图1A与图1B。图1A显示一种传统设计的交流电压计，所述交流电压计包括二个用来当作电阻分压器的电阻R1与R2及一电容器C1，形成一侦测单元以获得所述交流电压，用作进一步的测量。图1B显示所述信号强度如何随着交流电源的频率而改变。很明显地，所述信号强度在1kHz以上衰减。当频率超过10kHz，所述交流电压计便难以使用于交流电压的测量。

对于某些高阶交流电压计，所述侦测单元需要被良好地设计以减缓上述情况的发生。请参阅图2A与图2B，二个电容器C2与Cs被使用与设计中，其中Cs是一可变电容器。从而，如此的设计能用以测量较宽广频率的交流电压源。

传统上，依照交流电压源不同频率，可实现所述可变电容器的一种补偿频率的方法乃是手动改变所述交流电压计的外部电容器。然而，当电容值通过跳线而改变，将会造成额外的焊锡残留。因为如温度及湿度等的问题，电容值会容易地造成不稳定现象。外部电容器的电容值，也将因具有不同修正值的不同批次PCB而被影响。如果所述交流电压计需要通过产线员工在组装完成后进行最后调整，所述产品的成本会上升而精度会下降。

欧洲专利公开号第EP2,386,868号思及克服上述问题的方法：应用一已知的伏特信号，跨越一第一与第二输入至一电容分压器电路；测量跨越一第三电容器的一第一与第二板的一伏特值；决定一转换功能，所述转换功能将被运作以改变所述测量的伏特值；与所述决定的转换功能一起配置所述补偿电路；及与所述伏特测量电路一同测量一高压交流电信号，这样一来所述补偿电路可执行以改变接收于输入、符合所述决定的转换功能的一伏特值，且提供所述改变的电压值于其输出。

尽管所述转换功能与补偿电路能被使用以获得一高交流电压较精确的结果，但它不能被应用到较小范围的伏特数值上。

因此，一种交流电压计能于宽广频率范围内测量电压，亟待研究开发。

发明内容

本段文字提取和编译本发明的部分特色；其他特色将被描述于后续段落里。它的目的是涵盖包含于其后专利范围的精神与范围中，不同的润饰与相似的安排方式。

依照本发明的一个样态，一种补偿电路，包含：一对第一导线，用以连接至一交流电路；一可变电容器，电连接至所述第一导线，用以依照一可编程化电容阵列，提供不同电容值；及一控制单元，电连接至所述第一导线，用以依照一外部指令，改变所述可变电容器的电容值为所述可编程化电容阵列的一电容的电容值，

其中，所述可编程化电容阵列提供不同电容值，所述电容值相当于其中所述ACC[n]为一BIT阵列，包含数字0与1，m为一参数，n为一递归参数，Cap为一单位电容，且电容值的单位为皮法拉(pF)。

根据本案构想，所述补偿电路进一步包含一对第二导线，用以接收所述外部指令。

根据本案构想，所述外部指令由在一笔记型电脑或桌上型电脑内的软件所提供。

根据本案构想，所述单位电容(Cap)在不同晶圆制程中有不同的值。

根据本案构想，所述单位电容(Cap)为0.2。

本发明是使用一芯片组内的电容器数字可编程化阵列。使用者通过桌上型电脑、笔记型电脑或其他设备来点击屏幕而使用所述软件，以正确地微调补偿电容器的值。它具有免于因手动取代外接电容器而造成的缺点的好处。

附图说明

图1A显示一种现有的交流电压计。

图1B为所述现有的交流电压计的信号强度与频率关系。

图2A显示另一种现有的交流电压计。

图2B为另一现有的交流电压计的信号强度与频率关系。

图3显示本发明的一实施例。

图4描绘如何将所述实施例应用至一交流电压计。

图5显示一BIT阵列的结构。

图6条列依照本发明以操作一种电容的流程。

附图标记说明：10-补偿电路；101-第一导线；102-可变电容器；103-控制单元；104-第二导线；20-桌上型电脑。

具体实施方式

本发明将参照下述实施例而更明确地描述。请注意本发明的实施例的以下描述，仅止于描述用途；这不意味为本发明已详尽的描述或限制于所述揭露的形式。

本发明的一实施例描绘于图3至图6。图3显示本发明的一实施例。图4描绘如何将所述实施例应用至一交流电压计。图5显示一可编程化电容阵列的结构。图6条列依照本发明以操作一种电容的流程。

请参阅图3。依照本实施例，一补偿电路10包括一对第一导线101、一可变电容器102、一控制单元103及一对第二导线104。所述第一导线101用以连接至一交流电路(未绘示)。此处要强调的是第一导线101与所述交流电路的连接方式，可以是直接或间接的。直接的方式是接触所述交流电路而其间无其他如电阻的元件。否则，依照本发明的精神，在第一导线101与所述交流电路间是可以存在其他的元件。

所述可变电容器102电连接至所述第一导线101，依照一可编程化电容阵列，它可提供不同的电容值。所述控制单元103电连接至所述第一导线101，用以依照一外部指令，改变所述可变电容器的电容值为所述可编程化电容阵列的一电容。第二导线104能接受自外部传来的所述外部指令，应当注意到的是所述外部指令由一在笔记型电脑或桌上型电脑内的软件所提供。在本实施例中，通过装设在一桌上型电脑20里的软件，使用者能下命令于所述控制单元103，以自所述可变电容器102得到不同的电容值。如果可行，在虚线内的元件，能被整合制造于一集成电路(IC)中，以为模块化的应用。

在详述所述补偿电路10的运作前，请参阅图4。所述图描绘补偿电路10是如何应用于图2A的例子中。将所有在图2A中的原件，除了被置换的电容器Cs，置入图4。人们可以很轻易地了解补偿电路10经由所述第一导线101连接至现有交流电压计，且使用所述第二导线104接收来自桌上型电脑20的指令。反之，补偿电路10扮演了同图2A中可变电容器Cs的角色。

请参阅图5与图6。所述可编程化电容阵列提供不同电容值，相当于方编程的值。n为一递归参数。当不同的变数变换时，它用来描述一数学计算状态。ACC[n]是一个BIT阵列。如图5所示，它包含了一系列的0与1。N值由0变换至6，BIT值也跟着变换。因此，每一个ACC[n]值能为0X0000000至0X1111111其中之一。总计27，128个阵列能被用于获得不同的电容值。M为一参数。在此实施例中，m为6。Cap是一单位电容。实作中，0.2是一较佳的数值。依照本发明的精神，单位电容Cap在不同晶圆制程中有不同的值。它不限于0.2。依照本实施例，电容值的单位是皮法拉(pF)。

请参阅图6，在一表中列示了运作电容值的过程。当依使用者使用桌上型电脑20以下达指令于所述补偿电路10，他能自屏幕上很简单地选取ACC[n]中的任一阵列，且传送此决定至所述控制单元103，一电容值就此获得。ACC[n]选取为0X1010101。运算的总合为91.2。即91.2pF由补偿电路10所提供。

应当理解的是本发明的应用乃是使用一芯片组内的电容器数字可编程化阵列。使用者通过桌上型电脑、笔记型电脑或其他设备来点击屏幕而使用所述软件，以正确地微调补偿电容器的值。它具有免于因手动取代外接电容器而造成的缺点的好处。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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。

Claims (5)

1.一种用于交流电压测量并具有一可编程化电容阵列的补偿电路，其特征在于，包含：

一对第一导线，用以连接至一交流电路；

一可变电容器，电连接至所述第一导线，用以依照所述可编程化电容阵列，提供不同电容值；及

一控制单元，电连接至所述第一导线，用以依照一外部指令，改变所述可变电容器的电容值为所述可编程化电容阵列的一电容的电容值，

其中，所述可编程化电容阵列提供不同电容值，所述电容值相当于其中所述ACC[n]为一BIT阵列，包含数字0与1，m为一参数，n为一递归参数，Cap为一单位电容，且电容值的单位为皮法拉。

2.根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，所述补偿电路进一步包含一对第二导线，用以接收所述外部指令。

3.根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，所述外部指令由在一笔记型电脑或桌上型电脑内的软件所提供。

4.根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，所述单位电容Cap在不同晶圆制程中有不同的值。

5.根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，所述单位电容Cap为0.2。