CN114362553B - 一种射频电源的功率采集电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种射频电源的功率采集电路及方法，所述功率采集电路包括：定向耦合器，用于采集射频电源的第一输出电压；DAC转换模块，用于根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压；比较器模块，用于比较所述DAC转换模块的所述第二输出电压和所述定向耦合器的所述第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压；控制器，用于根据比较器模块的所述比较电压，调整输入至所述DAC转换模块的数字量，以及根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定射频电源的输出功率。本发明使用DAC转换模块代替了ADC转换模块和乘法器，降低了射频电源制造成本，降低了测量的系统误差，提高了功率测量的精度。

Description

一种射频电源的功率采集电路及方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种射频电源的功率采集电路及方法。
背景技术
等离子体技术是半导体制造领域必不可少的工艺手段，它渗透了半导体工艺的各个环节，包括沉积、刻蚀和清洗等等。业界最常用的等离子体产生方法是射频放电法，即由射频电源产生一定功率的射频能量，通过阻抗匹配器传送给等离子体产生装置产生等离子体。这部分射频能量的功率作为射频电源闭环控制的反馈信息，一般经过传感器测量得到，因此射频电源的输出功率测量技术是射频电源开发过程中的关键技术之一。
大部分射频电源通过定向耦合器作为传感器来测量输出功率，定向耦合器耦合射频功率传输主线的部分能量，输出到测量模块，测量模块采集定向耦合器的输出电压的幅值，得到射频功率传输主线实际输出功率。
参照图1为现有技术中射频电源采集电路的结构图。其中，定向耦合器10采集射频电源的交流电压信号为Ui，直流分量为零，频率往往高于控制系统的采集频率，无法通过ADC转换器直接采集，现有技术方案使用乘法器11将交流电压信号Ui的波形转换为只有正电压的全波波形U0，再经过低通滤波器12变成直流信号U1，然后经过运放放大器13放大后变成U2，通过ADC转换器14采集后送到控制器15，控制器15根据ADC采样值得到U2，根据U2可以算出射频功率传输主线实际功率，但是现有方案存在如下问题：一方面，容易受到乘法器的精度误差、线性误差、零漂、温漂的影响，乘法器的成本比较高，尤其是模拟乘法器功耗一般比较高，极容易受温漂影响，功率采集的误差较大。另一方面，功率采集的路径长，包括乘法器，低通滤波，运放等，导致系统误差大。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种射频电源的功率采集电路及方法。
为了解决上述问题，本发明实施公开了一种射频电源的功率采集电路，所述电路包括：
定向耦合器，用于采集射频电源的第一输出电压，所述第一输出电压为交流电压；
DAC转换模块，用于根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，所述第二输出电压为直流电压；
比较器模块，与所述DAC转换模块和所述定向耦合器连接，用于比较所述DAC转换模块的所述第二输出电压和所述定向耦合器的所述第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压；
控制器，与所述比较器模块和所述DAC转换模块连接，用于根据所述比较器模块的所述比较电压，调整输入至所述DAC转换模块的数字量，以及根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定所述射频电源的输出功率。
可选地，所述比较器模块包括第一比较器、低通滤波器、第二比较器；
所述第一比较器的两个输入端分别与所述DAC转换模块、所述定向耦合器连接，所述第一比较器的输出端与所述低通滤波器连接，用于比较所述DAC转换模块的所述第二输出电压和所述定向耦合器的所述第一输出电压，根据比较结果输出第一比较电压；
所述低通滤波器，用于将所述第一比较器的所述第一比较电压，转换为第三输出电压，所述第三输出电压为直流电压；
所述第二比较器的两个输入端分别与所述低通滤波器和接地连接，所述第二比较器的输出端与所述控制器连接，用于比较所述第三输出电压与接地电压，并根据比较结果输出第二比较电压。
可选地，所述第一比较器用于比较所述第二输出电压的数值和所述第一输出电压的幅值；当所述第二输出电压的数值大于或等于所述第一输出电压的幅值，输出低电平的所述第一比较电压；当所述第二输出电压的数值小于所述第一输出电压的幅值，输出高电平的所述第一比较电压。
所述低通滤波器，用于当所述第一比较电压为低电平时，则将所述第一比较电压转换为电压值位于预设电压范围的所述第三输出电压；
当所述第一比较电压为高电平时，则将所述第一比较电压转换为电压值大于所述预设电压范围的所述第三输出电压。
可选地，所述第二比较器用于比较所述低通滤波器的所述第三输出电压与接地电压；当所述第三输出电压小于或者等于所述接地电压，则输出低电平的所述第二比较电压至所述控制器；当所述第三输出电压大于所述接地电压，则输出高电平的所述第二比较电压至所述控制器。
可选地，所述控制器用于根据所述第二比较电压，判断所述输入至所述DAC转换模块的数字量对应的电压值与所述第一输出电压对应的幅值之间的大小；根据比较结果，调整输出至所述DAC转换模块的所述数字量，直到满足预设条件。
可选地，所述控制器用于确定所述DAC转换模块的最大输出值和最小输出值，将预设数字量区间的最大值和最小值分别赋值为所述最大输出值和所述最小输出值；
循环地执行以下操作，直至执行次数达到预设次数；
将所述数字量的值确定为所述预设数字量区间的中间值；
判断所述第二比较电压是低电平还是高电平，当所述第二比较电压为低电平时，将所述预设数字量区间的最大值赋值为所述数字量的值，当所述第二比较电压为高电平时，将所述预设数字量区间的最小值赋值为所述数字量的值；
返回所述将所述数字量的值确定为所述预设数字量区间的中间值的操作。
本发明实施例还公开了一种射频电源的功率采集方法，所述方法包括：
通过定向耦合器，采集射频电源的第一输出电压，所述第一输出电压为交流电压；
通过DAC转换模块，根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，所述第二输出电压为直流电压；
通过比较器模块，比较所述第二输出电压和所述第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压；
通过控制器，根据所述比较电压，调整输入至所述DAC转换模块的所述数字量，并根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定所述射频电源的输出功率。
可选地，所述比较所述第二输出电压和所述第一输出电压进行比较，并根据比较结果输出比较电压的步骤，包括：
通过第一比较器，比较所述第二输出电压和所述第一输出电压，根据比较结果输出第一比较电压至低通滤波器；
通过所述低通滤波器，将所述第一比较电压转换为第三输出电压并输出至第二比较器，所述第三输出电压为直流电压；
通过所述第二比较器，比较所述第三输出电压与接地电压，并根据比较结果输出第二比较电压至所述控制器。
可选地，所述通过第一比较器，比较所述第二输出电压和所述第一输出电压，根据比较结果输出第一比较电压至低通滤波器，包括：
通过所述第一比较器，比较所述第二输出电压的数值和所述第一输出电压的幅值；
当所述第二输出电压的数值大于或等于所述第一输出电压的幅值，输出低电平的所述第一比较电压；当所述第二输出电压的数值小于所述第一输出电压的幅值，输出高电平的所述第一比较电压。
可选地，所述通过所述低通滤波器，将所述第一比较电压转换为第三输出电压并输出至第二比较器，包括：
当所述第一比较电压为低电平时，则将所述第一比较电压转换为所述电压值位于预设电压范围的所述第三输出电压；
当所述第一比较电压为高电平时，则将所述第一比较电压转换为电压值大于所述预设电压范围的所述第三输出电压。
可选地，所述通过所述第二比较器，比较所述第三输出电压与接地电压，并根据比较结果输出第二比较电压至所述控制器，包括：
通过所述第二比较器，比较所述第三输出电压与接地电压；
当所述第三输出电压小于或者等于所述接地电压时，输出低电平的所述第二比较电压至所述控制器；
当所述第三输出电压大于所述接地电压时，输出高电平的所述第二比较电压至所述控制器。
可选地，所述通过控制器，根据所述比较电压，调整输入至所述DAC转换模块的所述数字量，并根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定射频电源的输出功率，包括:
通过所述控制器，根据所述第二比较电压，判断所述输入至所述DAC转换模块的数字量对应的电压值与所述第一输出电压对应的幅值之间的大小；根据比较结果，调整输出至所述DAC转换模块的所述数字量，直到满足预设条件。
可选地，所述通过所述控制器，根据所述第二比较电压，判断所述输入至所述DAC转换模块的数字量对应的电压值与所述第一输出电压对应的幅值之间的大小，根据比较结果，调整输出至所述DAC转换模块的所述数字量，包括：
确定所述DAC转换模块的最大输出值和最小输出值，将预设数字量区间的最大值和最小值分别赋值为所述最大输出值和所述最小输出值；
循环地执行以下步骤，直至执行次数达到预设次数：
将所述数字量的值确定为所述预设数字量区间的中间值预设数字量区间；
判断所述第二比较电压是低电平还是高电平，当所述第二比较电压为低电平时，将所述预设数字量区间的最大值赋值为所述数字量的值，当所述第二比较电压为高电平时，将所预设数字量区间的最小值赋值为所述数字量的值；
返回所述将所述数字量的值确定为所述预设数字量区间的中间值的步骤。
本发明实施例包括以下优点：
本发明实施例提出的射频电源功率采集电路，通过定向耦合器采集射频电源的第一输出电压，DAC转换模块根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，比较器模块比较DAC转换模块的第二输出电压和定向耦合器的第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压，控制器根据比较器模块的比较电压，调整输入至DAC转换模块的数字量，并根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定射频电源的输出功率。本发明使用DAC转换模块代替了ADC转换模块和乘法器，降低了射频电源制造成本；同时本发明去除乘法器和运放模块，减少了模拟信号的处理步骤，降低了测量的系统误差；还解决了由于乘法器的精度误差、线性误差、零漂、温漂的影响，提高了功率测量的精度。
附图说明
图1是现有技术射频电源功率采集电路框图；
图2是本发明实施例提供的一种射频电源的功率采集电路框图；
图3是本发明实施例提供的另一种射频电源的功率采集电路框图；
图4是本发明实施例提供的第一比较电压输出的脉冲波形图；
图5是本发明实施例提供的另一种第一比较电压输出的脉冲波形图；
图6是本发明实施例提供的另一种第一比较电压输出的脉冲波形图；
图7是本发明实施例提供的根据折半查找法查找第一输出电压对应的幅值对应的目标数字量流程图；
图8是本发明实施例提供的一种射频电源的功率采集方法的步骤框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在传统的射频电源采集电路中功率采集的路径长，包括乘法器，低通滤波，运放等，导致系统误差大。
本发明实施例的核心构思之一在于，提出用DAC转换模块代替了传统功率采集电路中的ADC转换模块和乘法器，从而实现对射频电源的功率采集。
参照图2，示出了本发明实施例一提供的一种射频电源功率采集电路的结构框图，该功率采集电路包括定向耦合器20，DAC转换模块21，比较器模块22，控制器23。定向耦合器20的输出端与比较器模块22的正极输入端连接，DAC转换模块21的输出端与比较器模块22的负极输入端连接，比较器模块22的输出端与控制器23的输入端连接，控制器23的输出端与DAC转换模块21的输入端连接。
其中定向耦合器20用于采集射频电源的第一输出电压；由于定向耦合器20采集的射频电源的输出电压为交流电压，直流分量为零，因此第一输出电压为交流电压。
DAC转换模块21用于根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压；本领域技术人员应该可以理解，DAC转换模块可以将模拟信号转换为数字信号，即可以将输入的数字量转换为直流电压信号输出，DAC转换模块所输入的数字量为二进制，下面通过一个例子对本发明实施例中的DAC转换模块的功能加以说明，当DAC转换模块的位数为2位时，DAC转换模块所输入的数字量范围即为二进制数00到二进制数11，输出的直流电压即为0到3的范围，当DAC转换模块的位数为n位时，DAC转换模块所输入的数字量范围即为二进制数00...0到二进制数11...1，输出的直流电压即为0到2n-1的范围，本发明实施例中的DAC转换模块的位数可根据需求设置为1到n位。
比较器模块22用于比较DAC转换模块21的第二输出电压和定向耦合器1的第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压。
控制器23用于根据比较器模块22的比较电压，调整输入至DAC转换模块21的数字量，以及根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定射频电源的输出功率。本实施例中，可以根据需求将预设条件设置为定向耦合器20的第一输出电压的幅值与DAC转换模块21的第二输出电压相匹配，或者调整输入至DAC转换模块21的数字量的次数达到预设次数，本领域技术人员应该可以理解，上述的预设条件的设置方式仅仅是本发明的示例，本领域技术人员可以采用其他设置方法进行设置，本发明在此不作限制。
本实施例的功率采集电路，可以通过定向耦合器采集射频电源的第一输出电压，DAC转换模块根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，比较器模块比较DAC转换模块的第二输出电压和定向耦合器的第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压，控制器根据比较器模块的比较电压，调整输入至DAC转换模块的数字量，并根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定射频电源的输出功率。本发明使用DAC转换模块代替了ADC转换模块和乘法器，降低了射频电源制造成本；同时本发明去除乘法器和运放模块，减少了模拟信号的处理步骤，降低了测量的系统误差；还解决了由于乘法器的精度误差、线性误差、零漂、温漂的影响，提高了功率测量的精度。
如图3所示为本发明实施例提供另一种射频电源功率采集电路的结构框图，其中比较器模块22可以包括：第一比较器221，低通滤波器222，第二比较器223。第一比较器221的两个输入端分别与DAC转换模块21、定向耦合器20连接，第一比较器221的输出端与低通滤波器222连接，用于比较DAC转换模块21的第二输出电压和定向耦合器20的第一输出电压，根据比较结果输出第一比较电压；低通滤波器222，用于将第一比较器221的第一比较电压转换为第三输出电压，第三输出电压为直流电压；第二比较器223的两个输入端分别与低通滤波器222和接地连接，第二比较器223的输出端与控制器23连接，用于比较第三输出电压与接地电压，并根据比较结果输出第二比较电压。
在一种示例中，定向耦合器20的输出端与第一比较器221的正极连接，DAC转换模块21的输出端与第一比较器221的负极连接，第一比较器221比较正级和负极输入端的电压值，当正极电压值大于负极电压值时，则第一比较器221输出高电平，当正极电压值小于或者等于负极电压值时，则第一比较器221输出低电平；在另一种示例中，定向耦合器20的输出端与第一比较器221的负极连接，DAC转换模块21的输出端与第一比较器221的正极连接，第一比较器221的输出情况进行相应调整。
在一种示例中，第一比较器221的输出端连接低通滤波器222的输入端，低通滤波器222把脉冲波滤成直流电压，低通滤波器222的输出端连接第二比较器223的正极输入端，第二比较器223的负极输入端接地，当正极输入端的电压大于接地电压，则第二比较器223输出高电平，当正极输入端的电压小于或者等于接地电压，则第二比较器223输出低电平；在另一种示例中，低通滤波器222的输出端连接第二比较器223的负极输入端，第二比较器223的正极输入端接地，第二比较器223的输出情况进行相应调整。第二比较器223的输出端连接控制器23的输入端。可选的，在本发明实施例中，高电平为大于零的电压，低电平是为零或者接近于零的电压。
在一种实施例方式中，第一比较器221用于比较第二输出电压的数值和第一输出电压的幅值；当第二输出电压的数值大于或等于第一输出电压的幅值时，第一比较器221输出低电平的第一比较电压；当第二输出电压的数值小于第一输出电压的幅值时，第一比较器221输出高电平的第一比较电压。由此可见，第一比较电压为脉冲电压。
由于定向耦合器20采集的射频电源的输出电压为交流电压，直流分量为零，因此第一输出电压为交流电压，DAC转换模块21可将输入的数字量转换为直流电压输出即为第二输出电压，第一输出电压和第二输出电压经过第一比较器221即为交流电压切割直流点压，用交流电压切割直流电压可以得到不同占空比的脉冲波，并将脉冲波作为第一比较电压输出。
在具体实现中，可以设定定向耦合器采集的第一输出电压为Ui，第一输出电压对应的幅值为A，DAC转换模块21的第二输出电压为UO，第一比较器221输出的第一比较电压为U01，第一比较器221比较的是正负极电压值的大小，当UO＝0时，第一比较器221输出的第一比较电压U01为占空比50％的脉冲波，如图4所示为本发明实施例提供的第一比较电压输出的脉冲波形图，此时第一比较电压U01为高电平；当0<UO<A时，第一比较器221输出的第一比较电压U01为占空比大于0且小于50％的脉冲波，如图5所示为本发明实施例提供的另一种第一比较电压输出的脉冲波形图，此时第一比较电压U01为高电平；当UO>＝A，第一比较器221输出的第一比较电压U01＝0，如图6为本发明实施例提供的另一种第一比较电压输出的脉冲波形图，此时第一比较电压U01为低电平。
在一种实施例方式中，低通滤波器222，用于当第一比较电压为低电平时，将第一比较电压转换为电压值位于预设电压范围的第三输出电压；当第一比较电压为高电平时，将第一比较电压转换为电压值大于上述预设电压范围的第三输出电压。
在具体实现中，预设电压范围为电压值接近于零或者等于零，第一比较器221输出的第一比较电压U01为脉冲波形的交流电压，为了将交流电压转换为直流电压，在第一比较器221后面接入了低通滤波器222，可以设定低通滤波器222输出的第三输出电压为U02，当U01为占空比大于0且小于等于50％的脉冲波时，经低通滤波器222滤波后，输出第三输出电压U02>0，当U01为0时，输出第三输出电压U02也为0。
在一种实施例方式中，第二比较器223用于比较第三输出电压与接地电压；当第三输出电压小于或者等于接地电压时，则出低电平的第二比较电压至控制器23；当第三输出电压大于接地电压时，则输出高电平的第二比较电压至控制器23。
在具体实现中，可以设定第二比较器223的第二比较电压为U03，当第三输出电压U02>0，经过第二比较器223与接地电压为零进行比较，因为第二比较器223输入端正极电压高于负极电压，所以第二比较器223输出第二比较电压U03为高电平，即U03>0，当第三输出电压U02为0时，经过第二比较器223与接地电压为零进行比较，因为第二比较器223输入端正极电压小于或者等于负极电压，所以第二比较器223输出第二比较电压U03为低电平，即U03＝0，第二比较器223将U03至控制器23。
在一种实施例方式中，控制器23用于根据第二比较电压，判断输入至DAC转换模块21的数字量对应的电压值与第一输出电压对应的幅值之间的大小；根据比较结果，调整输出至DAC转换21模块的数字量，直到满足预设条件。
在具体实现中，当第二比较电压U03为高电平，即U03>0，可以得到DAC转换模块21的第二输出电压Uo小于第一输出电压Ui对应的幅值A，当第二比较电压U03为低电平，即U03＝0，可以得到DAC转换模块21的第二输出电压Uo大于或者等于第一输出电压Ui对应的幅值A，然后根据比较结果，控制器调整输出至DAC转换模块21的数字量，直到输出至DAC转换模块21的数字量对应的电压值Uo与第一输出电压Ui对应的幅值A相等。
在另一种示例中，控制器调整输出至DAC转换模块21的数字量，直到控制器调整输出至DAC转换模块21的数字量的次数达到预设次数。
可选的，控制器23用于确定DAC转换模块21的最大输出值和最小输出值，将预设数字量区间的最大值和最小值分别赋值为上述最大输出值和最小输出值；
循环地执行以下操作，直至执行次数达到预设次数；
将数字量的值确定为预设数字量区间的中间值；
判断第二比较电压是低电平还是高电平，当第二比较电压为低电平时，将设数字量区间的最大值赋值为数字量的值，当第二比较电压为高电平时，将预设数字量区间的最小值赋值为数字量的值；
返回将数字量的值确定为预设数字量区间的中间值的操作。
在具体实现中，根据折半查找法查找第一输出电压对应的幅值A对应的目标数字量流程如图7所示，可以设置i为循环次数，在初始情况下，循环次数i＝0，可以根据控制器23设置DAC转换模块21为n位，设置控制器23的数字量区间为0到2n-1，DAC转换模块的最小输出值Min＝0，DAC转换模块21的最大输出值为Max＝2n-1，控制器将预设数字量区间的最大值赋值为DAC转换模块21的最大输出值为Max＝2n-1，将预设数字量区间的最小值赋值为DAC转换模块21的最小输出值为Min＝0，此时预设数字量区间为(Min，Max]；
循环地执行下面的操作(1)-操作(3)：
操作(1)，将数字量的值设定为预设数字量区间的中间值Mid＝(Min+Max)/2，此时预设数字量区间的下半区间为(0，Mid]，上半区间为(Mid，Max]。
操作(2)，当第二比较电压U03为低电平时，将预设数字量区间的最大值赋值为操作(1)中数字量的值，预设数字量区间的最小值还是操作(1)的最小值Min，当前预设数字量区间为(上一预设数字量区间的Min，上一预设数字量区间的Mid]，返回操作(1)将当前数字量的值确定为当前预设数字量区间的中间值的步骤。
操作(3)，当第二比较电压U03为高电平时，将预设数字量区间的最小值赋值为操作(1)中数字量的值，预设数字量区间的最大值还是操作(1)的最大值为Max，当前预设数字量区间为(上一预设数字量区间的Mid，上一预设数字量区间的Max]，返回操作(1)将当前数字量的值确定为当前预设数字量区间的中间值的步骤。
每查找一次后，循环次数i加1，直到循环次数i大于或者大于n停止调整，即经过n次折半查找，目标数字量逐步逼近A，DAC转换模块21第n次输出的电压值即是A，锁存住当前DAC转换模块21的数字量D。
根据公式1计算出数字量D对应的第二输出电压Uo，此时的Uo等于第一输出电压Ui对应的幅值A，根据公式2计算出射频电压的实际输出功率P。
公式1：
公式1中：n：DAC转换模块的位数；D：DAC转换模块输入的数字量，范围为0～2n-1；Uo：DAC转换模块输出的电压值；Vref：DAC转换模块的参考电压。
公式2：
公式2中，k3为定向耦合器系数，R为负载阻值，P为实际输出功率。
本实施例的功率采集电路，可以通过定向耦合器采集射频电源的第一输出电压，DAC转换模块根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，比较器模块比较DAC转换模块的第二输出电压和定向耦合器的第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压，控制器根据比较器模块的比较电压，调整输入至DAC转换模块的数字量，并根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定射频电源的输出功率。本发明使用DAC转换模块代替了ADC转换模块和乘法器，降低了射频电源制造成本；同时本发明去除乘法器和运放模块，减少了模拟信号的处理步骤，降低了测量的系统误差；还解决了由于乘法器的精度误差、线性误差、零漂、温漂的影响，提高了功率测量的精度。
图8为本发明实施例还提供一种射频电源的功率采集方法的步骤流程图，该方法具体可以包括如下步骤：
步骤301，通过定向耦合器，采集射频电源的第一输出电压，第一输出电压为交流电压；
步骤302，通过DAC转换模块，根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，第二输出电压为直流电压；
步骤303，通过比较器模块，比较第二输出电压和第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压；
步骤304，通过控制器，根据比较电压，调整输入至DAC转换模块的数字量，并根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定射频电源的输出功率。
采用本发明实施例的功率采集方法，使用DAC转换模块代替了ADC转换模块和乘法器，降低了射频电源制造成本；同时本发明去除乘法器和运放模块，减少了模拟信号的处理步骤，降低了测量的系统误差；还解决了由于乘法器的精度误差、线性误差、零漂、温漂的影响，提高了功率测量的精度。
在本发明一种实施例中，步骤303可以包括如下子步骤S11-S13：
子步骤S11，通过第一比较器，比较第二输出电压和第一输出电压，根据比较结果输出第一比较电压至低通滤波器；
子步骤S12，通过低通滤波器，将第一比较电压转换为第三输出电压并输出至第二比较器，第三输出电压为直流电压；
子步骤S13，通过第二比较器，比较第三输出电压与接地电压，并根据比较结果输出第二比较电压至控制器。
在本发明一种实施例中，子步骤S11可以进一步包括如下子步骤S111-S112：
子步骤S111，通过第一比较器，比较第二输出电压的数值和第一输出电压的幅值；
子步骤S112，当第二输出电压的数值大于或等于第一输出电压的幅值时，输出低电平的第一比较电压；当第二输出电压的数值小于第一输出电压的幅值时，输出高电平的第一比较电压。
在一些具体实施例中，子步骤S13可以进一步包括如下子步骤S121：
子步骤S121、当第一比较电压为低电平时，将第一比较电压转换为电压值位于预设电压范围的第三输出电压；
当第一比较电压为高电平时，将第一比较电压转换为电压值大于上述预设电压范围的第三输出电压。
在一些具体实施例中，子步骤S13可以进一步包括如下子步骤S131-S132：
子步骤S131、通过第二比较器，比较第三输出电压与接地电压；
子步骤S132、当第三输出电压小于或者等于接地电压时，输出低电平的第二比较电压至控制器；
当第三输出电压大于接地电压时，输出高电平的第二比较电压至控制器。
在一些具体实施例中，步骤304可以包括如下子步骤S21-S26：
子步骤S21、通过控制器，根据第二比较电压，判断输入至DAC转换模块的数字量对应的电压值与第一输出电压对应的幅值之间的大小；根据比较结果，调整输出至DAC转换模块的数字量，直到满足预设条件。
在一些具体实施例中，通过控制器，根据第二比较电压，判断输入至DAC转换模块的数字量对应的电压值与第一输出电压对应的幅值之间的大小，根据比较结果，调整输出至DAC转换模块的数字量，包括如下子步骤S22-S24：
子步骤S22、确定DAC转换模块的最大输出值和最小输出值，将预设数字量区间的最大值和最小值分别赋值为上述最大输出值和最小输出值；
子步骤S23、循环地执行以下子步骤S24-子步骤S26，直至执行次数达到预设次数；
子步骤S24、将数字量的值确定为预设数字量区间的中间值；
子步骤S25、判断第二比较电压是低电平还是高电平，当第二比较电压为低电平时，将预设数字量区间的最大值赋值为数字量的值，当第二比较电压为高电平时，将预设数字量区间的最小值赋值为数字量的值；
子步骤S26、返回步骤S24。
本实施例的功率采集方法，可以通过定向耦合器采集射频电源的第一输出电压，DAC转换模块根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，比较器模块比较DAC转换模块的第二输出电压和定向耦合器的第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压，控制器根据比较器模块的比较电压，调整输入至DAC转换模块的数字量，并根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定射频电源的输出功率。本发明使用DAC转换模块代替了ADC转换模块和乘法器，降低了射频电源制造成本；同时本发明去除乘法器和运放模块，减少了模拟信号的处理步骤，降低了测量的系统误差；还解决了由于乘法器的精度误差、线性误差、零漂、温漂的影响，提高了功率测量的精度。
对于方法实施例而言，由于其与电路实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关处参电路实施例的部分说明即可。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种射频电源的功率采集电路及方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种射频电源的功率采集电路，其特征在于，包括：
定向耦合器，用于采集射频电源的第一输出电压，所述第一输出电压为交流电压；
DAC转换模块，用于根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，所述第二输出电压为直流电压；
比较器模块，与所述DAC转换模块和所述定向耦合器连接，用于比较所述DAC转换模块的所述第二输出电压和所述定向耦合器的所述第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压；
控制器，与所述比较器模块和所述DAC转换模块连接，用于根据所述比较器模块的所述比较电压，调整输入至所述DAC转换模块的数字量，以及根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定所述射频电源的输出功率；
所述比较器模块包括第一比较器、低通滤波器、第二比较器；
所述第一比较器的两个输入端分别与所述DAC转换模块、所述定向耦合器连接，所述第一比较器的输出端与所述低通滤波器连接，用于比较所述DAC转换模块的所述第二输出电压和所述定向耦合器的所述第一输出电压，根据比较结果输出第一比较电压；
所述低通滤波器，用于将所述第一比较器的所述第一比较电压，转换为第三输出电压，所述第三输出电压为直流电压；
所述第二比较器的两个输入端分别与所述低通滤波器和接地连接，所述第二比较器的输出端与所述控制器连接，用于比较所述第三输出电压与接地电压，并根据比较结果输出第二比较电压。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述第一比较器用于比较所述第二输出电压的数值和所述第一输出电压的幅值；当所述第二输出电压的数值大于或等于所述第一输出电压的幅值，输出低电平的所述第一比较电压；当所述第二输出电压的数值小于所述第一输出电压的幅值，输出高电平的所述第一比较电压。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述低通滤波器，用于当所述第一比较电压为低电平时，则将所述第一比较电压转换为电压值位于预设电压范围的所述第三输出电压；
当所述第一比较电压为高电平时，则将所述第一比较电压转换为电压值大于所述预设电压范围的所述第三输出电压。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，
所述第二比较器用于比较所述低通滤波器的所述第三输出电压与接地电压；当所述第三输出电压小于或者等于所述接地电压，则输出低电平的所述第二比较电压至所述控制器；当所述第三输出电压大于所述接地电压，则输出高电平的所述第二比较电压至所述控制器。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，
所述控制器用于根据所述第二比较电压，判断所述输入至所述DAC转换模块的数字量对应的电压值与所述第一输出电压对应的幅值之间的大小；根据比较结果，调整输出至所述DAC转换模块的所述数字量，直到满足预设条件。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，
所述控制器用于确定所述DAC转换模块的最大输出值和最小输出值，将预设数字量区间的最大值和最小值分别赋值为所述最大输出值和所述最小输出值；
循环地执行以下操作，直至执行次数达到预设次数；
将所述数字量的值确定为所述预设数字量区间的中间值；
判断所述第二比较电压是低电平还是高电平，当所述第二比较电压为低电平时，将所述预设数字量区间的最大值赋值为所述数字量的值，当所述第二比较电压为高电平时，将所述预设数字量区间的最小值赋值为所述数字量的值；
返回所述将所述数字量的值确定为所述预设数字量区间的中间值的操作。
7.一种射频电源的功率采集方法，其特征在于，包括：
通过定向耦合器，采集射频电源的第一输出电压，所述第一输出电压为交流电压；
通过DAC转换模块，根据输入的数字量，输出相应的第二输出电压，所述第二输出电压为直流电压；
通过比较器模块，比较所述第二输出电压和所述第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压；
通过控制器，根据所述比较电压，调整输入至所述DAC转换模块的所述数字量，并根据满足预设条件时输出的目标数字量，确定所述射频电源的输出功率；
所述比较所述第二输出电压和所述第一输出电压，并根据比较结果输出比较电压，包括：
通过第一比较器，比较所述第二输出电压和所述第一输出电压，根据比较结果输出第一比较电压至低通滤波器；
通过所述低通滤波器，将所述第一比较电压转换为第三输出电压并输出至第二比较器，所述第三输出电压为直流电压；
通过所述第二比较器，比较所述第三输出电压与接地电压，并根据比较结果输出第二比较电压至所述控制器。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过第一比较器，比较所述第二输出电压和所述第一输出电压，根据比较结果输出第一比较电压至低通滤波器，包括：
通过所述第一比较器，比较所述第二输出电压的数值和所述第一输出电压的幅值；
当所述第二输出电压的数值大于或等于所述第一输出电压的幅值，输出低电平的所述第一比较电压；当所述第二输出电压的数值小于所述第一输出电压的幅值，输出高电平的所述第一比较电压。
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