CN105763182B - 信号解析电路及信号解析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号解析电路及信号解析方法。信号解析电路包括峰值检测器、减法放大单元以及比较单元。峰值检测器，用以撷取第一电压信号的峰值，以产生第二电压信号。减法放大单元用以根据第二电压信号产生比较电压信号，并用以放大第二电压信号以及比较电压信号的电压值之间的差距，以产生第三电压信号。第三电压信号的峰对峰值大于第二电压信号的峰对峰值。比较单元用以比较第三电压信号以及比较电压信号的电压值，以产生输出电压信号。藉此，可实现一种信号解析电路。

Description

信号解析电路及信号解析方法

技术领域

本案是有关于一种信号解析电路及信号解析方法。

背景技术

随着科技的进展，各式信号传送技术已被广泛地应用在通讯装置中。

在一些信号传送技术中，可利用电力传输线同时传送电力与信号，以降低线材的成本及线材占用的空间。在此类信号传送技术中，信号解析电路用以从电力传输线中解析出信号，以提供给后端的数字处理器。然而，在传统技术中，信号解析电路过于复杂，而导致占用大量空间并增加制造成本。

发明内容

本案为提供一种信号解析电路。该信号解析电路包括一峰值检测器、一减法放大单元以及一比较单元。该峰值检测器用以接收一第一电压信号，并用以撷取该第一电压信号的峰值，以产生一第二电压信号。该减法放大单元用以根据该第二电压信号产生一比较电压信号，并用以放大该第二电压信号以及该比较电压信号的电压值之间的差距，以产生一第三电压信号，其中该第三电压信号的峰对峰值大于该第二电压信号的峰对峰值。该比较单元电性连接该减法放大单元，用以比较该第三电压信号以及该比较电压信号的电压值，以产生一输出电压信号。

本案为一种信号解析方法。该信号解析方法包括：通过一峰值检测器，撷取一第一电压信号的峰值，以产生一第二电压信号；根据该第二电压信号产生一比较电压信号；放大该第二电压信号以及该比较电压信号的电压值之间的差距，以产生一第三电压信号，其中该第三电压信号的峰对峰值大于该第二电压信号的峰对峰值；以及比较该第三电压信号以及该比较电压信号的电压值，以产生一输出电压信号。

藉由应用上述一实施例，即可实现信号解析电路，以将第一电压信号转换为输出电压信号，而使得后端的数字处理器得以根据输出电压信号进行操作。

附图说明

图1为根据本案一实施例所示的信号解析电路的示意图；

图2为根据本案一实施例所示的信号解析电路的相关电压的示意图；

图3为根据本案一实施例所示的信号解析电路的详细示意图；以及

图4为根据本案一实施例所示的信号解析方法的流程图。

具体实施方式

以下将以图式及详细叙述清楚说明本揭示内容之精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本揭示内容之较佳实施例后，当可由本揭示内容所教示之技术，加以改变及修饰，其并不脱离本揭示内容之范围。

同时参照图1与图2，图1为根据本案一实施例所绘示的信号解析电路100的示意图，图2为根据本案一实施例所绘示的信号解析电路100的相关电压的示意图。在本实施例中，信号解析电路100包括整流单元110、峰值检测器120、缓冲单元130、减法放大单元140以及比较单元150。在本实施例中，整流单元110电性连接峰值检测器120。缓冲单元130电性连接于峰值检测器120与减法放大单元140之间。减法放大单元140电性连接比较单元150。

在一实施例中，整流单元110用以接收输入信号VIN，并对输入信号VIN进行分压及半波整流，以产生第一电压信号V1。在本实施例中，输入信号VIN可为载有二进制信号的交流信号(或称为载有低频方波的高频弦波信号)(可参照图2)，然而本案不以此为限。在不同实施例中，输入信号VIN亦可为单纯的方波。另外，在一些实施例中，整流单元110可依实际情况省略。

在本实施例中，峰值检测器120用以接收第一电压信号V1，并侦测及撷取第一电压信号V1的波峰，以产生第二电压信号V2。

在本实施例中，缓冲单元130用以隔离减法放大单元140与峰值检测器120，以避免减法放大单元140对峰值检测器120产生负载效应。在一些实施例中，缓冲单元130可被省略。

在本实施例中，减法放大单元140用以接收第二电压信号V2，根据第二电压信号V2产生比较电压信号VCM，并放大第二电压信号V2与比较电压信号VCM的电压值之间的差距，以产生第三电压信号V3。在一实施例中，减法放大单元140是对第二电压信号V2进行低通滤波，以产生比较电压信号VCM。藉由放大第二电压信号V2与比较电压信号VCM的电压值之间的差距，可使第三电压信号V3中的高电压位准部份HV与低电压位准部份LV间具有较大的差异，以利后续的分析。

在一实施例中，第三电压信号V3的峰对峰值L2大于第二电压信号V2的峰对峰值L1。

在本实施例中，比较单元150用以接收第三电压信号V3以及比较电压信号VCM，并用以比较第三电压信号V3以及比较电压信号VCM的电压值，以产生输出电压信号VOUT。在一实施例中，输出电压信号VOUT的波形为方波。在比较电压信号VCM的电压值大于第三电压信号V3的电压值时，输出电压信号VOUT具有低电压准位，并在比较电压信号VCM小于第三电压信号V3时输出电压信号VOUT具有高电压准位。

藉由应用上述一实施例，即可将输入信号VIN转换为方波形式的输出电压信号VOUT，而使得后端的数字处理器得以根据输出电压信号VOUT进行操作。

以下将通过图3提供更多具体细节，然而本案不以此为限。

图3为根据本案一实施例所绘示的信号解析电路100的详细示意图。

在本实施例中，整流单元110包括二极管D1、及电阻R1、R2。在本实施例中，二极管D1的阳极用以接收输入信号VIN。二极管D1的阴极电性连接电阻R1的一端。电阻R1的另一端电性连接载有第一电压信号V1的节点，并通过电阻R2接地。

藉由如此的设置，整流单元110即可利用二极管D1对输入信号VIN进行整流，并利用电阻R1、R2对输入信号VIN进行分压，以产生第一电压信号V1。

在本实施例中，峰值检测器120包括操作放大器OP1、二极管D2、电阻R3以及电容C1。操作放大器OP1的第一输入端用以接收第一电压信号V1，操作放大器OP1的第二输入端电性连接载有第二电压信号V2的节点。操作放大器OP1的输出端电性连接二极管D2的阳极。二极管D2的阴极电性连接载有第二电压信号V2的节点。电容C1电性连接于载有第二电压信号V2的节点与地之间。电阻R3电性连接于载有第二电压信号V2的节点与地之间，并与电容C1彼此电性并联连接。峰值检测器120可藉由电容C1撷取第一电压信号V1的波峰，以产生第二电压信号V2。

在本实施例中，缓冲单元130包括操作放大器OP2、OP3。操作放大器OP2、OP3皆作为随耦放大器。操作放大器OP2、OP3所形成的随耦放大器皆电性连接于载有第二电压信号V2的节点与减法放大单元140之间，以避免减法放大单元140的负载效应影响峰值检测器120。在一实施例中，操作放大器OP2所形成的随耦放大器可依实际情况省略。

在本实施例中，减法放大单元140包括减法放大器142、以及低通滤波器144。减法放大器142的第一输入端电性连接操作放大器OP2的输出端，用以接收第二电压信号V2。减法放大器142的第二输入端电性连接载有比较电压信号VCM的节点，用以接收比较电压信号VCM。减法放大器142的输出端电性连接载有第三电压信号V3的节点。低通滤波器144的输入端用以接收第二电压信号V2，且低通滤波器144的输出端用以输出比较电压信号VCM。低通滤波器144用以对第二电压信号V2进行低通滤波，以产生比较电压信号VCM。

在本实施例中，低通滤波器144包括电阻R6及电容C2。电阻R6电性连接于操作放大器OP2的输出端与载有比较电压信号VCM的节点之间。电容C2电性连接载有比较电压信号VCM的节点与地之间。

在本实施例中，减法放大器142包括操作放大器OP4以及电阻R4、R5、R7、R8。电阻R4的一端电性连接操作放大器OP2的输出端，电阻R4的另一端通过电阻R5接地，并电性连接操作放大器OP4的第一输入端。电阻R7电性连接于载有比较电压信号VCM的节点与操作放大器OP4的第二输入端之间。电阻R7电性连接于操作放大器OP4的第二输入端与输出端之间。

藉由上述的设置，减法放大单元140即可利用低通滤波器144产生比较电压信号VCM。如此一来，减法放大单元140可利用减法放大器142放大比较电压信号VCM与第二电压信号V2的电压值之间的差距，以产生第三电压信号V3。

在本实施例中，比较单元150包括迟滞比较器152以及电阻R11。迟滞比较器152的第一输入端接收第三电压信号V3，迟滞比较器152的第二输入端接收比较电压信号VCM，且迟滞比较器152的输出端电性连接载有输出电压信号VOUT的节点。电阻R11电性连接于具有电压准位VDD的电压源以及载有输出电压信号VOUT的节点之间。

更具体而言，迟滞比较器152包括比较器CMP以及电阻R9、R10。比较器CMP的第一输入端接收第三电压信号V3，比较器CMP的第二输入端通过电阻R9电性连接载有比较电压信号VCM的节点，并通过电阻R10电性连接比较器CMP的输出端及载有输出电压信号VOUT的节点。

藉由上述的设置，比较单元150即可利用迟滞比较器152比较第三电压信号V3及比较电压信号VCM的电压值，并根据比较结果产生振幅为电压准位VDD的方波，以作为输出电压信号VOUT。

应注意到，在不同实施例中，电阻R9、R10可省略，比较单元150可利用单纯的比较器CMP进行第三电压信号V3及比较电压信号VCM的电压值的比较。

在一实施例中，电阻R1的电阻值为2kΩ、电阻R2的电阻值为1kΩ、电阻R3的电阻值为150kΩ、电阻R4的电阻值为10kΩ、电阻R5的电阻值为100kΩ、电阻R6的电阻值为1kΩ、电阻R7的电阻值为10kΩ、电阻R8的电阻值为100kΩ、电阻R9的电阻值为100kΩ、电阻R10的电阻值为100kΩ、电阻R11的电阻值为10kΩ。电容C1的电容值为47μF，且电容C2的电容值为22μF。应注意到，上述数值仅为例示，本案不以此为限。

另外，在一实施例中，放大器OP1-OP4可整合为单一芯片，然而本案不以此为限。

藉由应用上述一实施例，即可用简单的组件实现信号解析电路100，以将输入信号VIN转换为输出电压信号VOUT，而使得后端的数字处理器得以根据输出电压信号VOUT进行操作。

图4为根据本案一实施例所绘示的信号解析方法200流程图。信号解析方法200流程图可应用于图1的信号解析电路100上，但不限于此。以下将同时依据图1进行说明。当注意到，在以下信号解析方法200的步骤中，除非另行述明，否则并不具有特定顺序。另外，以下步骤亦可能被同时执行，或者于运行时间上有所重迭。

在本实施例中，信号解析方法200可包括以下步骤，但不以此为限。

在步骤S1中，利用峰值检测器120，撷取第一电压信号V1的峰值，以产生第二电压信号V2。

在步骤S2中，利用减法放大单元140，根据第二电压信号V2产生比较电压信号VCM。

在步骤S3中，利用减法放大单元140，放大第二电压信号V2与比较电压信号VCM的电压值之间的差距，以产生第三电压信号V3。

在步骤S4中，利用比较单元150，比较第三电压信号V3与比较电压信号VCM的电压值，以产生输出电压信号VOUT。在一实施例中，当第三电压信号V3的电压值大于比较电压信号VCM的电压值时，输出电压信号VOUT具有第一准位，且当第三电压信号V3的电压值小于比较电压信号VCM的电压值时，输出电压信号VOUT具有第二准位，其中第二准位低于第一准位。

关于上述信号解析方法200的具体细节可参照前述实施态样，在此不赘述。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用来限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种不同的选择和修改，故本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种信号解析电路，其特征在于，上述信号解析电路包括：

峰值检测器，用以接收第一电压信号，并用以撷取上述第一电压信号的峰值，以产生第二电压信号；

减法放大单元，根据上述第二电压信号产生比较电压信号，并放大上述第二电压信号以及上述比较电压信号的电压值之间的差距，以产生第三电压信号，其中上述第三电压信号的峰对峰值大于上述第二电压信号的峰对峰值；以及

比较单元，电性连接上述减法放大单元，以比较上述第三电压信号以及上述比较电压信号的电压值，以产生输出电压信号。

2.根据权利要求1所述的信号解析电路，其特征在于，上述信号解析电路还包括：

整流单元，用以接收输入信号，并对上述输入信号进行整流，以产生上述第一电压信号。

3.根据权利要求1所述的信号解析电路，其特征在于，上述峰值检测器包括：

操作放大器，其中上述操作放大器的第一输入端用以接收上述第一电压信号，上述操作放大器的输出端输出上述第二电压信号，上述操作放大器的第二输入端电性连接上述输出端；

电容，电性连接于上述操作放大器的第二输入端；以及

电阻，电性连接于上述电容。

4.根据权利要求3所述的信号解析电路，其特征在于，上述峰值检测器还包括：

二极管，其中上述二极管电性连接于上述操作放大器的上述输出端及载有上述第二电压信号的节点之间。

5.根据权利要求1所述的信号解析电路，其特征在于，上述信号解析电路还包括：

缓冲单元，电性连接于上述峰值检测器与上述减法放大单元之间。

6.根据权利要求1所述的信号解析电路，其特征在于，上述减法放大单元包括：

减法放大器，其中上述减法放大器的第一输入端用以接收上述第二电压信号，上述减法放大器的第二输入端用以接收上述比较电压信号，上述减法放大器的输出端用以输出上述第三电压信号。

7.根据权利要求6所述的信号解析电路，其特征在于，上述减法放大单元还包括：

低通滤波器，用以低通滤波上述第二电压信号，以产生上述比较电压信号。

8.根据权利要求6所述的信号解析电路，其特征在于，上述比较单元包括：

迟滞比较器，其中上述迟滞比较器的第一输入端电性连接上述减法放大器的输出端，上述迟滞比较器的第二输入端电性连接上述减法放大器的第二输入端，且上述减法放大器的输出端产生上述输出电压信号。

9.一种信号解析方法，其特征在于，包括：

通过峰值检测器，撷取第一电压信号的峰值，以产生第二电压信号；

根据上述第二电压信号产生比较电压信号；

放大上述第二电压信号以及上述比较电压信号的电压值之间的差距，以产生第三电压信号，其中上述第三电压信号的峰对峰值大于上述第二电压信号的峰对峰值；以及

比较上述第三电压信号以及上述比较电压信号的电压值，以产生输出电压信号。

10.根据权利要求9所述的信号解析方法，其特征在于，比较上述第三电压信号以及上述比较电压信号的电压值，以产生上述输出电压信号的步骤还包括：

当上述第三电压信号的电压值大于上述比较电压信号的电压值时，上述输出电压信号具有第一准位；以及

当上述第三电压信号的电压值小于上述比较电压信号的电压值时，上述输出电压信号具有第二准位，其中上述第二准位低于上述第一准位。