DE10239859B3

DE10239859B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Spannungsspitzen-Messung mit digitalem Speicher

Info

Publication number: DE10239859B3
Application number: DE10239859A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dathe; Wolfram Kluge; Thorsten Riedel
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: US20040041555A1; US6798188B2

Abstract

Es wird eine Technik zur Messung von Spitzenspannungen bereitgestellt, die in HF-Sender-/Empfängern oder Empfängern von drahtlosen lokalen Netzwerksystemen verwendet werden kann. Es wird eine Vorrichtung zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Analog-Digital-Wandler, der verbunden ist, eine Eingangsspannung zu empfangen. Der Analog-Digital-Wandler umfasst eine Spannungspegel-Detektionseinheit, die einen Spannungspegel der empfangenen Eingangsspannung detektiert, und einen digitalen Speicher, der verbunden ist, um den detektierten Spannungspegel zu empfangen und zu speichern. Der digitale Speicher ist angepasst, den gespeicherten Spannungspegel nur dann zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher oder niedriger als der gespeicherte Pegel ist. Es wird ein Digitalcode ausgegeben, der dem gespeicherten Spannungspegel entspricht. Die bereitgestellte Technik kann eine einfachere und weniger komplexe Implementierung zulassen.

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen eine Spannungsspitzen-Meßvorrichtung und Verfahren und insbesondere solche Spannungsspitzen-Messtechniken, die in Einheiten oder Untereinheiten von Kommunikationssystemen, wie WLAN-(drahtlosen lokalen Netzwerk)-Systemen, verwendet werden können.
Ein drahtloses lokales Netzwerk ist ein flexibles Datenkommunikationssystem, das als eine Erweiterung eines oder als eine Alternative für ein Kabel-LAN implementiert wird. Unter Verwendung von Hochfrequenz-(HF-) oder Infrarottechnologie senden und empfangen WLAN-Systeme Daten über die Luft, wobei sie den Bedarf an Kabelverbindungen minimieren. Folglich kombinieren WLAN-Systeme Datenverbindbarkeit mit Benutzermobilität. Die meisten WLAN-Systeme verwenden eine Streuspektrumtechnologie, eine Breitband-Hochfrequenztechnik, die zur Verwendung in zuverlässigen und sicheren Kommunikationssystemen entwickelt wurde. Die Streuspektrumtechnologie ist so gestaltet, dass sie Bandbreiteneffizienz gegen Zuverlässigkeit, Integrität und Sicherheit eintauscht.
Ein Element in drahtlosen Kommunikationssystemen sind HF Sender-/Empfänger-Schaltungen. Heutzutage werden HF-Sender-/Empfänger-Schaltungen häufig als integrierte Schaltungen bereitgestellt, und die Realisierung von HF Sender-/Empfänger-Schaltungen in hoch integrierten Schaltungen kann eine Voraussetzung für Anwendungen, wie jenen in drahtlosen lokalen Netzwerken und im Zellular-Fernsprechbetrieb sein, um einen sehr hohen Dynamikbereich und sehr hohe Frequenz einerseits und eine niedrige Leistungsauf nahme und einer Reduzierung der passiven Komponenten andererseits zu erreichen.
1 zeigt einen typischen Aufbau einer herkömmlichen Spannungsspitzen-Meßvorrichtung, die Spitzenwerte eines Analogsignals (V_in) detektiert und digitale Ergebnisse ausgibt, die den detektierten Spitzenwerten entsprechen. Der Spitzenmeßaufbau der 1 umfasst einen Analog-Digital-Wandler 100, eine Bezugsspannungsquelle 130, einen Kondensator 160, eine Diode 190 und einen Rücksetzschalter 150, der geschaltet ist, um den Kondensator 160 zu entladen.
Der Analog-Digital-Wandler 100 ist eine bekannte Vorrichtung, die unterschiedliche Eingangsanschlüsse 120, 140 aufweist. Ein erster Eingangsanschluss ist ein Spitzenspannungseingangsanschluss 140, der verbunden ist, um die Spitzenspannung (V_peak) des Analogsignals (V_in) zu empfangen, das an die Eingangsanschlüsse 170, 180 des Spitzenmeßaufbaus angelegt wird.
Ein zweiter Eingangsanschluss ist ein Bezugsspannungseingangsanschluss 120. Der Bezugsspannungseingangsanschluss 120 ist mit einer Bezugsspannungsquelle 130 verbunden, um eine Bezugsspannung (V_ref) bereitzustellen. Wie in 1 gezeigt, ist die andere Seite der Bezugsspannungsquelle 130 mit einer gemeinsamen Masseleitung verbunden, die ferner mit dem Eingangsanschluss 180 verbunden ist.
Ein weiterer Eingangsanschluss des herkömmlichen Analog-Digital-Wandlers 100 ist ein Taktanschluss 110, um ein äußeres Taktsignal zu empfangen, das verwendet werden kann, um interne Vorrichtungen des Analog-Digital-Wandlers 100 zu synchronisieren.
Wie oben erwähnt, ist der Eingangsanschluss 170 des Spitzenmeßaufbaus mit dem Spitzenspannungseingangsanschluss 140 des Analog-Digital-Wandlers 100 verbunden. Diese Verbindung wird im folgenden als Eingangsleitung bezeichnet. Zwischen der Eingangsleitung und der gemeinsamen Masseleitung sind der Kondensator 160 und der Rücksetzschalter 150 dazu parallelgeschaltet.
Der Anschluss 140 empfängt ein gleichgerichtetes analoges Spannungssignal, und auch der Kondensator 160 empfängt die angelegte gleichgerichtete analoge Spannung. Der Kondensator 160 wird geladen und hält eine Spannung, die der gegenwärtig angelegten analogen Spannung entspricht. Diese gehaltene Spannung ist eine Spitzenspannung der angelegten analogen Spannung, und der Analog-Digital-Wandler 100 wandelt die gehaltene Spitzenspannung in Digitaldaten um.
Der Spitzenmeßaufbau der 1 weist mehrere Nachteile auf. Insbesondere ist die Verwendung des Kondensators 160 und des Rücksetzschalters 150 zur Entladung des Kondensators 160 nachteilig. Auf die graphischen Signaldarstellungen der 2 bezugnehmend, wird die Funktion des herkömmlichen Spitzenmeßaufbaus der 1 detaillierter erläutert, und die Nachteile werden dargelegt. 2 stellt ein Beispiel eines Eingangssignals dar, das an den Eingangsanschlüssen 170, 180 des Spitzenmeßaufbaus der 1 empfangen wird. Ferner wird ein Rücksetzsignal dargestellt, das anzeigt, wenn der Rücksetzschalter 150 des Spitzenmeßaufbaus der 1 den Kondensator 160 entlädt.
Nachdem der Rücksetzschalter 150 ausgeschaltet wird, ist der entladene Kondensator 160 dann bereit, eine Spannungsspitze des angelegten Eingangssignals zu speichern. Die graphischen Signaldarstellungen der 2 zeigen, dass die Abfallflanke 230 des Rücksetzsignals die Ladung des Kondensators 160 einleitet. Der Kondensator 160 hält die erste Spannungsspitze 240 des Eingangssignals so lange, bis eine weitere, höhere Spannungsspitze 250, 260 angelegt wird, oder bis der Kondensator 160 durch den Rücksetzschalter 150 entladen wird. Folglich repräsentiert die Kondensatorspannung das Maximum der Eingangsspannung (V_in) seit dem letzten Rücksetzen, folglich die Eingangsspannungsspitze.
Wenn der Kondensator 160 einen Spannungspegel hält, erzeugt der angeschlossene Analog-Digital-Wandler 100 eine digitale Ausgabe, die dem gehaltenen Spannungspegel entspricht.
Es ist wohlbekannt, dass sich jeder Kondensator infolge von Leckströmen entlädt. Dieser Entladungsprozess verursacht einen Fehler 220, der den gegenwärtig gespeicherten Spitzenspannungspegel 260 mit der Zeit senkt. Der gesenkte Spitzenspannungspegel wird an den Analog-Digital-Wandler 100 geliefert, und der Analog-Digital-Wandler 100 erzeugt Aus gangsdaten, die nicht den ursprünglichen Spitzenspannungspegel der analogen Spannung repräsentieren, die an den Spitzenmeßaufbau der 1 angelegt wird, sondern den verminderten Pegel.
Angenommen, dass der Kondensator der 1 ein gleichgerichtetes Spannungssignal empfängt, das durch eine Eingangsschaltung erzeugt wird, die eine Diode und eine Stromquelle zur Erzeugung eines Vorstroms umfasst, um die Diode auf einen gegebenen Arbeitspunkt in Durchlassrichtung zu halten, dann wird die Stromquelle zusätzlich zum oben beschriebenen Entladungseffekt eine weitere Abnahme des gespeicherten Spannungspegels des Kondensators 160 verursachen, da der Strom der Stromquelle die Entladung des Kondensators 160 beschleunigen wird.
Ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Aufbaus der 1 ist die Tatsache, dass die Entladung des Kondensators 160 einen zeitabhängigen Fehler einführt. Daher ist es notwendig, zwischen der Meßzeit, der Entladung des Kondensators 160 und, im Falle eines gleichgerichteten Signals, dem Vorstrom der Diode zur Gleichrichtung abzuwägen, um arbeitspunktabhängige Fehler zu minimieren, und um die benötigte Signalbandbreite bereitzustellen.
Die oben beschriebenen Effekte sind schwierig ins Gleichgewicht zu bringen, und vermindern die verfügbare Signalbandbreite. Ferner führen die Nachteile zu einer verminderten Arbeitsgeschwindigkeit des Spitzenmeßaufbaus und führen zu einer geringeren Präzision und geringeren Genauigkeit.

Druckschrift DE 195 36 819 C2 beschreibt eine Einrichtung zum Überwachen von Gleichspannungen. Es werden vier möglicherweise wechselspannungsbehaftete Gleichspannungen als Eingangsspannungen U1 bis U4 über gleichartig ausgeführte Eingangsschaltungen auf vier Eingänge eines Multiplexers geführt. Dieser Multiplexer wird über Steuereingänge von einem Steuerregister so gesteuert, dass die anliegenden Eingangsspannungen U1 bis U4 zyklisch nacheinander auf den Ausgang des Multiplexers geschaltet werden. Von dort gelangen sie über einen als Operationsverstärker ausgebildeten Summierverstärker auf den Eingang eines Analog-/Digitalwandlers. Dieser Analog-/Digitalwandler setzt den ihm zugeführten analogen Eingangsspannungswert in einen entsprechenden Digitalwert um und gibt diesen seriell über einen Datenausgang an eine nachgeordnete Datenverarbeitungseinrichtung aus, die beispielsweise als Controller ausgeführt ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Spannungsspitzen-Messvorrichtung, einen integrierten Schaltungschip, einen WLAN-Empfänger und ein Betriebsverfahren zur Durchführung einer Spannungsspitzen-Messung bereitzustellen, die eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, hohe Präzision und hohe Genauigkeit zulassen können.

In einer Ausführungsform wird eine Spannungsspitzen-Messvorrichtung zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Ana log-Digital-Wandler, der geschaltet ist, um eine Eingangsspannung zu empfangen. Der Analog-Digital-Wandler umfasst eine Spannungspegel-Detektionseinheit, die angepasst ist, einen Spannungspegel derempfangenen Eingangsspannung zu detektieren, und einen digitalen Speicher, der mit der Spannungspegel-Detektionseinheit verbunden ist, um den detektierten Spannungspegel zu empfangen und zu speichern. Der digitale Speicher ist angepasst, den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher als der gespeicherte Spannungspegel ist, oder den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel niedriger als der gespeicherte Spannungspegel ist. Der digitale Speicher ist in der Lage, einen Digitalcode auszugeben, der dem gespeicherten Spannungspegel entspricht.

In einer weiteren Ausführungsform weist ein integrierter Schaltungschip einen Schaltungskomplex zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung auf. Der integrierte Schaltungschip umfasst eine Analog-Digital-Wandlerschaltung, die geschaltet ist, um eine Eingangsspannung zu empfangen. Die Analog-Digital-Wandlerschaltung umfasst eine Spannungspegel-Detektionsschaltung, die angepasst ist, einen Spannungspegel der empfangenen Eingangsspannung zu detektieren, und eine digitale Speicherschaltung, die mit der Spannungspegel-Detektionsschaltung verbunden ist, um den detektierten Spannungspegel zu empfangen und zu speichern. Die digitale Speicherschaltung ist angepasst, den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher als der gespeicherte Spannungspegel ist, oder den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel niedriger als der gespeicherte Spannungspegel ist. Die digitale Speicherschaltung ist in der Lage, einen Digitalcode auszugeben, der dem gespeicherten Spannungspegel entspricht.

In einer anderen Ausführungsform, wird ein WLAN-Empfänger bereitgestellt, der eine Spannungsspitzen-Meßvorrichtung zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung aufweist. Die Vorrichtung umfasst einen Analog-Digital-Wandler, der geschaltet ist, um eine Eingangsspannung zu empfangen. Der Analog-Digital-Wandler umfasst eine Spannungspegel-Detektionseinheit, die angepasst ist, einen Spannungspegel der empfangenen Eingangsspannung zu detektieren, und einen digitalen Speicher, der mit der Spannungspegel-Detektionseinheit verbunden ist, um den detektierten Spannungspegel zu empfangen und zu speichern. Der digitale Speicher ist angepasst, den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher als der gespeicherte Spannungspegel ist, oder den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel niedriger als der gespeicherte Spannungspegel ist. Der digitale Speicher ist in der Lage, einen Digitalcode auszugeben, der dem gespeicherten Spannungspegel entspricht.

In noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Empfang einer Eingangsspannung in einem Analog-Digital-Wandler, Detektion eines Spannungspegels der empfangenen Eingangsspannung, Speichern des detektierten Spannungspegels in einem digitalen Speicher, und Ausgeben eines Digitalcodes, der dem gespeicherten Spannungspegel entspricht. Der gespeicherte Spannungspegel wird nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel aktualisiert, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher als der gespeicherte Spannungspegel ist, oder der gespeicherte Spannungspegel wird nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel aktualisiert, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel niedriger als der gespeicherte Spannungspegel ist.

Die beigefügten Zeichnungen sind in die Beschreibung eingebaut und bilden einen Teil von ihr, zum Zweck, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. Die Zeichnungen sollen nicht so aufgefasst werden, dass sie die Erfindung nur auf die dargestellten und beschriebenen Beispiele einschränken, wie die Erfindung ausgeführt und verwendet werden kann. Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden und spezielleren Beschreibung der Erfindung deutlich werden, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt wird. Es zeigen:

1 einen typischen Aufbau zur Messung von Spannungsspitzenwerten;

2 ein Beispiel von Eingangssignalen, die an den Aufbau der 1 angelegt werden;

3 ein Blockdiagramm einer Spannungsspitzen-Meßvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;

4 ein Blockdiagramm einer Spannungsspitzen-Meßvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform, die eine Eingangsschaltung umfasst;

5 ein Beispiel von Eingangssignalen, die an die Spannungsspitzen-Meßvorrichtung der 4 angelegt werden;

6 ein zu jenem der 4 ähnliches Blockdiagramm mit einer anderen Eingangsschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform;

7 ein Beispiel von Eingangssignalen, die an die Spannungsspitzen-Meßvorrichtung der 6 angelegt werden; und

8 einen Ablaufplan, der das Verfahren zur Messung von Spannungsspitzen unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen veranschaulicht.

Die veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figurenzeichnungen beschrieben, wobei gleiche Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszahlen angegeben werden.
Nun auf die Zeichnungen, insbesondere auf 3 bezugnehmend, wird ein Blockdiagramm einer Spannungsspitzen-Meßvorrichtung zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung (V_in) dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrich tung einen Analog-Digital-Wandler 300 und eine Eingangsschaltung, die mit dem Analog-Digital-Wandler verbunden ist, um die analoge Spannung (V_in) und eine Bezugsspannung (V_ref) bereitzustellen.
Der in 3 gezeigte Analog-Digital-Wandler umfasst eine Spannungspegel-Detektionseinheit 305, die mit einem ersten Eingangsanschluss 330 verbunden ist, um eine Eingangsspannung zu empfangen. Die Spannungspegel-Detektionseinheit 305 ist angepasst, einen Spannungspegel der empfangenen Eingangsspannung zu detektieren, indem die Eingangsspannung mit vordefinierten Bezugsspannungen verglichen wird. Wie in der Figur gezeigt, ist ein zweiter Eingangsanschluss 335 des Analog-Digital-Wandlers 300 mit einer Bezugsspannungsquelle 340 verbunden und ist ferner mit einem Bezugsteiler Spannungsteiler 320 verbunden, um die vordefinierten Bezugsspannungen beruhend auf der Eingangsbezugsspannung (V_ref) zu erzeugen. Der Bezugsteiler 320 ist dazu eingerichtet, die erzeugte Bezugsspannungen an die Spannungspegel-Detektionseinheit 305 zu liefern.
Die Spannungspegel-Detektionseinheit 305 in der vorliegenden Ausführungsform der 3 umfasst mehrere Schwellenschalter, um einen Spannungspegel der empfangenen Eingangsspannung (V_in) zu detektieren, wobei die obenerwähnten erzeugten Bezugsspannungen die Schwellenspannungen für die Schwellenschalter definieren. Die Schwellenschalter detektieren einen Spannungspegel, wenn die empfangene Eingangsspannung (V_in) jeweilige Schwellen überschreitet, und der angeschlossene digitale Speicher 310 hält diesen Status. Sobald der digitale Speicher die Daten speichert, die anzeigen, dass eine einzelne Schwelle überschritten wurde, werden diese Daten selbst dann gehalten, wenn die Eingangsspannung unter die jeweilige Schwelle fällt.
Der digitale Speicher 310 ist angepasst, einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu speichern und einen gespeicherten Spannungspegel mit dem gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren. Der Speicher aktualisiert den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher als der gespeicherte Spannungspegel ist, oder aktualisiert dem gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel niedri ger als der gespeicherte Spannungspegel ist.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der digitale Speicher 310 mehrere Latchflipflop-Einheiten, wobei jede der Latchflipflop-Einheiten mit einem Schwellenschalter der Spannungspegel-Detektionseinheit 305 verbunden ist, um ein mit dem Spannungspegel verbundenes Bit zu empfangen. Dieses mit dem Spannungspegel verbundene Bit umfasst die Information, ob die angelegte Eingangsspannung des Analog-Digital-Wandlers 300 die jeweilige Schwelle überschritten hat oder nicht.
Der digitale Speicher 310 und daher die Latchflipflop-Einheiten sind durch ein Rücksetzsignal rücksetzbar, das an einem Rücksetzanschluss 325 empfangen wird. Die Latchflipflop-Einheiten des digitalen Speichers 310 speichern die obenerwähnten mit dem Spannungspegel verbundenen Bits, indem sie die zugehörigen Latchflipflop-Einheiten umschalten.
Die gespeicherten Bits im digitalen Speicher bilden einen Digitalcode, der den gegenwärtig detektierten Spannungspegel repräsentiert. Dieser Digitalcode wird zu einer verbunden Decodereinheit 315 übertragen, und die Decodereinheit 315 erzeugt digitale Ausgangsdaten der Spannungsspitzen-Meßvorrichtung.
Im folgenden wird die Funktion des oben beschriebenen Analog-Digital-Wandler 300 unter Bezugnahme auf 4 detaillierter beschrieben. Es kann erkannt werden, dass sich die Ausführungsform der 4 von jener der 3 in der Eingangsschaltung unterscheidet, die mit dem Analog-Digital-Wandler 300 verbunden ist. Der Anschluss 420 empfängt eine analoge Spannung, und es ist eine Diode 410 vorgesehen, um die empfangene analoge Spannung gleichzurichten, so dass negative Spannungen abgeschnitten werden. Die gleichgerichtete analoge Spannung wird an den Analog-Digital-Wandler 300 geliefert.
Die Eingangsschaltung umfasst ferner eine Stromquelle 400, die mit der Diode 410 und einer Masseleitung der Eingangsschaltung verbunden ist. Die Stromquelle 400 ist angepasst, einen Durchlassvorstrom zu erzeugen, um die Diode 410 auf einem definierten Arbeitspunkt zu halten.
Die Bezugsspannungsquelle 340 ist mit der Masseleitung der Eingangsschaltung und ferner mit dem Bezugsspannungseingangsanschluss 335 des Analog-Digital-Wandlers 300 verbunden, um eine Bezugsspannung an die Teilereinheit 320 zu liefern. Die Teilereinheit 320 ist zur Teilung der Eingangsbezugsspannung der Bezugsspannungsquelle 340 in vordefinierte Spannungen vorgesehen, um Schwellenspannungen für die Schwellenschalter in der Spannungspegel-Detektionseinheit 305 bereitzustellen.
Die Funktion der Spannungsspitzen-Meßvorrichtung, die einen Gleichrichter verwendet, wie in 4 gezeigt, wird im folgenden unter Bezugnahme auf die dargestellten graphischen Signaldarstellungen der 5 erläutert.
Ein in der obersten graphischen Signaldarstellung gezeigte Kurve ist ein Beispiel der analogen Spannung 500 (V_in), die an die Eingangsschaltung der 4 angelegt wird. Eine andere Kurve stellt die gleichgerichtete Spannung 530 (V_ref) dar, die in den Analog-Digital-Wandler 300 eingegeben wird. Ferner wird eine Spitzenspannungskurve 510 (V_pea _k) gezeigt, die den Wert des digitalen Ausgangssignals des digitalen Speichers 310 anzeigt. Überdies ist ein Rücksetzsignal als auch die digitale Darstellung 540 des Ausgangssignals des digitalen Speichers 310 und die Datenausgabe der Spannungsspitzen-Meßvorrichtung dargestellt.
Die Abfallflanke 550 des Rücksetzsignals beendet den Rücksetzzustand des digitalen Speichers 310 des Analog-Digital-Wandlers 300. Die Spannungspegel-Detektionseinheit 305 startet die Detektion eines ersten Spannungsspitzenpegels 560 des gleichgerichteten analogen Eingangssignals (V_rect). Der erste Spannungsspitzenpegel 560 wird durch den digitalen Speicher 310 so lange gehalten, bei ein höherer Spannungspegel 570 detektiert wird. Sobald der Pegel auf den Spannungspegel 570 aktualisiert worden ist, wird dieser so lange gehalten, bis ein weiterer, noch höherer Spannungspegel 520 detektiert wird. Dieser Prozess geht so lange weiter, bis kein höherer Spannungspegel mehr detektiert wird. Der erwähnte Prozess geht weiter, bis eine Anstiegsflanke 580 des Rücksetzsignals 500 empfangen wird. In einer anderen Ausführungsform ist der Prozess unabhängig von der Anstiegsflanke.
Der digitale Speicher 310 empfängt die gegenwärtig detektierte Spannung als einen Digitalcode. Dieser Digitalcode wird durch den digitale Speicher gehalten, wenn die Spannung höher als die vorhergehend gespeicherte Spannung ist, und an die Decodereinheit 315 ausgegeben. Der Digitalcode kann gleichzeitig mit jeder Aktualisierung ausgegeben werden.
Der Decoder 315 erzeugt Digitaldaten aus dem empfangenen Digitalcode, indem er den Code decodiert. In einer Ausführungsform leitet die Anstiegsflanke 580 des Rücksetzsignals eine Ausgabe der erzeugten Digitaldaten als ein digitales Ausgangssignal der Spitzenwert-Meßvorrichtung ein.
Eine weitere Ausführungsform der Spannungsspitzen-Meßvorrichtung wird in 6 dargestellt. Die Vorrichtung der 6 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform der 4 im Aufbau der Eingangsschaltung, die die Eingangsspannung an den Analog-Digital-Wandler 300 liefert, und in der Ausführung der Spannungspegel-Detektionseinheit 305.
Die Eingangsschaltung der vorliegenden Ausführungsform der 6 ist ein Absolutwertgenerator, der eine analoge Spannung (V_in) an den Eingangsanschlüssen 610 der Spannungsspitzen-Meßvorrichtung empfängt. Der Absolutwertgenerator umfasst eine Diodenbrückenschaltung 600, die mit einem Absolutwert-Eingangsanschluss 330 des Analog-Digital-Wandlers 300 verbunden ist.
Die in der Spannungspegel-Detektionseinheit 305 der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Vorrichtungen können sich von den obigen Ausführungsformen der 4 unterscheiden. Der Aufbau der Spannungspegel-Detektionseinheit 305 wird im folgenden detaillierter erläutert.
Der Absolutwert-Eingangsanschluss 330 des Analog-Digital-Wandlers 300 ist mit der Spannungspegel-Detektionseinheit 305 verbunden, die mehrere Komparatorvorrichtungen umfasst, wobei jede der Komparatorvorrichtungen so geschaltet ist, dass sie das Absolutwert-Eingangssignal (V_abs) empfängt. Jede der Komparatoreinheiten ist ferner mit der Teilereinheit 320 verbunden, um eine einzelne Teilerspannung zu empfangen.
Die Ausgangsanschlüsse der Komparatoreinheiten sind mit dem digitalen Speicher 310 zur Lieferung der Komparatorergebnisse verbunden. Wie oben beschrieben, umfasst der digitale Speicher 310 einen Rücksetzanschluss zum Empfang eines Rücksetzsignals, und der digitale Speicher 310 ist mit der Decodereinheit 315 zur Lieferung des Digitalcodes verbunden, der mit dem detektierten Spannungsspitzenpegel verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform erzeugt die Decodereinheit 315 digitale Ausgangsdaten, die ausgegeben werden sollen, wenn am Rücksetzanschluss 325 eine Anstiegsflanke empfangen wird.
Es wird im folgenden auf die graphischen Signaldarstellungen der 7 bezug genommen, um die Ausführungsform der 6 detaillierter zu beschreiben. Die Signale der 7 unterscheiden sich von jenen der 5 hauptsächlich darin, dass vielmehr Absolutwerte 730 (V_abs) in den Analog-Digital-Wandler 300 eingegeben werden, als gleichgerichtete Spannungen. Das heißt, der Analog-Digital-Wandler 300 empfängt nur positive Spannungen.
Wie oben erwähnt, umfasst die Spannungspegel-Detektionseinheit 305 in der Ausführungsform der 6 mehrere Komparatoreinheiten zur Detektion eines Spannungsspitzenpegels der empfangenen Eingangsspannung (V_abs), wobei die empfangene Eingangsspannung mit den obenerwähnten Bezugsspannungen verglichen wird, die durch die Teilereinheit 320 vordefiniert werden.
Jede der Komparatoreinheiten gibt ein Komparatorergebnis aus, das einer der vordefinierten Bezugsspannungen entspricht, die durch die Teilereinheit 320 bereitgestellt werden, und das jeweils einem Bit des gegenwärtig detektierten Spannungspegels entspricht. Die Komparatorergebnisse werden zum digitalen Speicher 310 übertragen, der die Vergleichsergebnisse als Digitalcode hält, wenn die Ergebnisse anzeigen, dass ein vorhergehend gespeicherter Spitzenwert überschritten worden ist.
Gleichzeitig überträgt der digitale Speicher 310 den entsprechenden Digitalcode zur Decodereinheit 315. Dies wird in 7 gezeigt, wo sich die Speicherausgabe immer dann ändert, wenn die Spannungsspitze aktualisiert wird. Das heißt, jeder neue Spannungspegel, der höher als der vorhergehend detektierte Spannungspegel ist, bewirkt ein digitales Ausgangssignal an die Decodereinheit 315. In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Decodereinheit 315 dann die digitale Ausgabe der Spannungsspitzen-Meßvorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform detektiert der Analog-Digital-Wandler einen höheren Spannungspegel, bis die Anstiegsflanke 780 des Rücksetzsignals empfangen wird. Wenn die Anstiegsflanke 780 des Rücksetzsignals empfangen wird, erzeugt die Decodereinheit 315 die digitale Ausgabe der Spannungsspitzen-Meßvorrichtung.
Sich nun 8 zuwendend, wird ein Ablaufplan des Prozesses der Messung von Spannungsspitzen gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Aufgrund der Tatsache, dass die oben beschriebene Spannungsspitzen-Meßvorrichtung die Messung der Spannungsspitzen mit einer Abfallflanke des Rücksetzsignals startet, wird bei Schritt 800 das Rücksetzsignal detektiert.
Wenn das Rücksetzsignal einen hohen Pegel aufweist, wird bei Schritt 810 der digitale Speicher rückgesetzt. Wenn das Rücksetzsignal eine Abfallflanke aufweist, wird die Spannungsspitzen-Meßvorrichtung auf die Detektion von Spannungsspitzen vorbereitet und empfängt bei Schritt 820 ein Signal. Der Spannungspegel des empfangenen Signals wird dann bei Schritt 830 detektiert. Der gegenwärtig detektierte Spannungspegel wird nun bei Schritt 840 mit einem vorhergehend gespeicherten Spannungspegel verglichen. Wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel größer als der vorhergehend gespeicherte Spannungspegel ist, wird bei Schritt 850 der neue Spannungspegel gespeichert. Das heißt, der vorhergehend gespeicherte Spannungspegel wird bei Schritt 850 durch den gegenwärtig detektierten Spannungspegel aktualisiert. Der gespeicherte oder aktualisierte Spannungspegel wird dann bei Schritt 860 als Digitalcode ausgegeben. Nach der Ausgabe des Digitalcodes bei Schritt 860 kehrt der Prozess der Messung der Spannungsspitzen zurück, um die Detektion fortzusetzen.
Wenn jedoch der detektierte Spannungspegel niedriger als der vorhergehend gespeicherte Spannungspegel ist, wird der Prozess der Messung der Spannungsspitzen beginnend mit Schritt 840 wiederholt.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich wird, können alle beschriebenen Ausführungsformen vorteilhafterweise eine hohe Genauigkeit, hohe Präzision und erhöhte Arbeitsgeschwindigkeit bereitstellen, da die Nutzung des Kondensators 160 vermieden wird. Überdies stellt dies den Vorteil bereit, dass kein zeitabhängiger Fehler eingeführt wird, der in den Systemen des Stands der Technik durch Ladung und Entladung des Kondensators 160 verursacht wurde. Dies vereinfacht die Timingprozesse, da keine Zeitverzögerung vorhanden ist. Ferner kann die Ausführungsform sogar in Systemen verwendet werden, wo die Datenerfassung durch ein asynchrones Timing betrieben wird.
Die bereitgestellte gegenseitige Verbindung des Absolutwertgenerators und des Analog-Digital-Wandlers 300, die in der obigen Ausführungsform beschrieben wird, kann zusätzliche Vorteile bieten.
Die Speicherung der Spannungsspitzen durch einen eingebauten digitalen Speicher 310, und insbesondere mittels Latchflipflop-Einheiten, kann ferner den Vorteil bereitstellt, dass der gespeicherte Spannungspegel unabhängig von Leckströmen oder anderen Störungen absolut stabil gehalten wird. Dies macht es möglich, die Erfassungsfehler in einem vernünftigen Bereich zu halten.
Die Anordnungen können ferner den Vorteil aufweisen, eine höhere Bandbreite bereitzustellen, da keine Ladung und Entladung der Kondensatoren erforderlich ist. Überdies kann die Datenerfassung unmittelbar nach der jeweiligen Meßperiode beendet werden. Jede Verlustleistung wird so weit wie möglich reduziert.
Überdies kann die Herstellung vereinfacht werden, da die Anordnungen eine verminderte Anzahl von Bauteilen verwenden. Daher können die oben beschriebenen Ausführungsformen tatsächlich die Produktionskosten reduzieren.
Während die Erfindung bezüglich physikalischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, die entsprechend zu ihr aufgebaut sind, wird es Fachleuten klar sein, dass verschiedene Modifikationen, Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren und innerhalb des Anwendungsbereiches der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können, ohne den Geist und den beabsichtigten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Während zum Beispiel die obigen Ausführungsformen als Detektion positiver Spannungsspitzen beschrieben worden sind, können in ziemlich derselben Weise, wie oben erläutert, andere Ausführungsformen zur Detektion negativer Spitzen bereitgestellt werden.

Claims

Spannungsspitzen-Meßvorrichtung zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung (V_in), wobei die Vorrichtung einen Analog-Digital-Wandler (300) umfasst, der angeordnet ist, um eine Eingangsspannung (V_in, V_rect, V_abs) zu empfangen, wobei der Analog-Digital-Wandler umfasst: eine Spannungspegel-Detektionseinheit (305), die angepasst ist, einen Spannungspegel der empfangenen Eingangsspannung zu detektieren; und einen digitalen Speicher (310), der mit der Spannungspegel-Detektionseinheit (305) verbunden ist, um den detektierten Spannungspegel zu empfangen und zu speichern; wobei der digitale Speicher angepasst ist, den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher als der gespeicherte Spannungspegel ist, oder den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel niedriger als der gespeicherte Spannungspegel ist; wobei der digitale Speicher in der Lage ist, einen Digitalcode auszugeben, der dem gespeicherten Spannungspegel entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der digitale Speicher rücksetzbar ist und einen Rücksetzanschluss (325) zum Empfang eines Rücksetzsignals umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der digitale Speicher mindestens eine Latchflipflop-Einheit aufweist, die angepasst ist, einen Spannungspegel zu speichern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der digitale Speicher mehrere Latchflipflop-Einheiten umfasst, wobei jede der Latchflipflop-Einheiten einen anderen Spannungspegel der Eingangsspannung entspricht und der digitale Speicher angepasst ist, einen Zustand von mindestens einer der Latchflipflop-Einheiten entsprechend der Eingangsspannung umzuschalten und die Zustände der Latchflipflop-Einheiten so lange zu halten, so lange kein Rücksetzsignal empfangen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die mehreren Latchflipflop-Einheiten angepasst sind, den Digitalcode jedesmal auszugeben, wenn ein Spannungspegel gespeichert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Latchflipflop-Einheiten angepasst sind, den gespeicherten Spannungspegel zu aktualisieren, indem eine Stufe mindestens einer der Latchflipflop-Einheiten umgeschaltet wird, und der Zustand so lange gehalten wird, solange kein Rücksetzsignal empfangen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die mehreren Latchflipflop-Einheiten angepasst sind, den Digitalcode jedesmal auszugeben, wenn ein Spannungspegel aktualisiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die mehreren Latchflipflop-Einheiten in der Lage sind, durch den Empfang des Rücksetzsignals rückgesetzt zu werden, und ferner angepasst sind, einen Rücksetzzustand der Latchflipflop-Einheiten zu halten, bis ein neuer Spannungspegel gespeichert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungspegel-Detektionseinheit mehrere Schwellenschalter umfasst, die jeweils zur Detektion angepasst sind, ob der Spannungspegel der Eingangsspannung eine vordefinierte Schwellenspannung des jeweiligen Schwellenschalters überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Schwellenschalter Schmitt-Trigger-Vorrichtungen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Spannungspegel-Detektionseinheit einen Spannungsteiler (320) und eine Bezugsspannungsquelle (340) umfasst, die angeordnet ist, um dem Spannungsteiler eine Bezugsspannung (V_ref) zur Erzeugung der Schwellenspannungen zuzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungspegel-Detektionseinheit mehrere Komparatoren umfasst, die angeordnet sind, um die Eingangsspannung zu empfangen und ferner angeordnet sind, um jeweilige Bezugsspannungen zu empfangen, um die Eingangsspannung mit den Bezugsspannungen zu vergleichen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Spannungspegel-Detektionseinheit einen Spannungsteiler (320) und eine Bezugsspannungsquelle (340) umfasst, die angeordnet sind, um dem Spannungsteiler eine Bezugsspannung (V_ref) zu Erzeugung der Bezugsspannungen zuzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die einen Gleichrichter umfasst, der angeordnet ist, um die analoge Spannung zu empfangen, wobei der Gleichrichter ferner mit der Spannungspegel-Detektionseinheit verbunden ist, um die gleichgerichtete analoge Spannung als die Eingangsspannung zu liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Gleichrichter eine Diode (410) und eine Stromquelle (400) umfasst, die angepasst ist, einen Vorstrom zu erzeugen, um die Diode auf einem gegebenen Arbeitspunkt zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die einen Absolutwertgenerator umfasst, der angeordnet ist, um die analoge Spannung zu empfangen, wobei die Spannungspegel-Detektionseinheit mit dem Absolutwertgenerator verbunden ist, um Absolutwerte (V_abs) der analogen Spannung als die Eingangsspannung zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Absolutwertgenerator eine Diodenbrückenschaltung (600) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Decodereinheit (315) umfasst, die mit dem digitalen Speicher verbunden ist, um den Digitalcode zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals der Vorrichtung zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Verwendung in einem HF-(Hochfrequenz)-Sender-/Empfänger.
Integrierter Schaltungschip, der einen Schaltungskomplex zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung (V_in) aufweist, wobei der integrierte Schaltungschip eine Analog-Digital-Wandlerschaltung umfasst, die angeordnet ist, um eine Eingangsspannung (V_in, V_rect, V_abs) zu empfangen, wobei die Analog-Digital-Wandlerschaltung umfasst: eine Spannungspegel-Detektionsschaltung, die angepasst ist, einen Spannungspegel der empfangenen Eingangsspannung zu detektieren; und eine digitale Speicherschaltung, die mit der Spannungspegel-Detektionsschaltung zum Empfang (820) und zum Speichern (850) des detektierten Spannungspegels verbunden ist; wobei die digitale Speicherschaltung angepasst ist, den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher als der gespeicherte Spannungspegel ist, oder den gespeicherten Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel zu aktualisieren, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel niedriger als der gespeicherte Spannungspegel ist; wobei die digitale Speicherschaltung in der Lage ist, einen Digitalcode auszugeben, der dem gespeicherten Spannungspegel entspricht.
Verwendung einer Spannungsspitzen-Messvorrichtung entsprechend einer der Ansprüche 1 bis 19 in einem WLAN-(drahtloses lokales Netzwerk)-Empfänger
Verfahren zur Messung eines Spitzenwerts einer analogen Spannung (V_in), wobei das Verfahren umfasst: Empfang (820) einer Eingangsspannung (V_in, V_rect, V_abs) in einem Analog-Digital-Wandler; Detektion (830) eines Spannungspegels der empfangenen Eingangsspannung; Speichern (850) des detektierten Spannungspegels in einem digitalen Speicher; und Ausgeben (860) eines Digitalcodes, der dem gespeicherten Spannungspegel entspricht, wobei der gespeicherte Spannungspegel nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel aktualisiert wird, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel höher als der gespeicherte Spannungspegel ist, oder nur dann durch einen gegenwärtig detektierten Spannungspegel aktualisiert wird, wenn der gegenwärtig detektierte Spannungspegel niedriger als der gespeicherte Spannungspegel ist.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner umfasst: Rücksetzen (810) des digitalen Speichers, wenn ein Rücksetzsignal empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner umfasst: Feststellen (855), ob eine Anstiegsflanke des Rücksetzsignals empfangen wird, wobei der Schritt der Ausgabe des Digitalcodes durchgeführt wird, wenn festgestellt wird, dass die Anstiegsflanke des Rücksetzsignals empfangen wurde.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Rücksetzen des digitalen Speichers umfasst: Empfang des Rücksetzsignals; Rücksetzen der mehreren Latchflipflop-Einheiten; und Halten des Rücksetzzustands der Latchflipflop-Einheiten, bis ein neuer Spannungspegel gespeichert werden soll.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Speichern des detektierten Spannungspegels umfasst: Betreiben mindestens einer Latchflipflop-Einheit.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Speichern des Spannungspegels umfasst: Umschalten eines Zustandes von mindestens einer von mehreren Latchflipflop-Einheiten entsprechend der Eingangsspannung, und Halten der Zustände der Latchflipflop-Einheiten so lange kein Rücksetzsignal empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Speichern (850) des Spannungspegels umfasst: Ausgeben (860) eines Digitalcodes, der den Spannungspegel repräsentiert, nach dem Speichern des Spannungspegels.
Verfahren nach Anspruch 27, das ferner umfasst: Aktualisieren (850) des Spannungspegels in den mehreren Latchflipflop-Einheiten.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Aktualisierung des Spannungspegels umfasst: Umschalten eines Zustandes von mindestens einer der Latchflipflop-Einheiten entsprechend der Eingangsspannung, und Halten der Zustände der Latchflipflop-Einheiten so lange kein Rücksetzsignal empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Aktualisierung des Spannungspegels umfasst: Ausgeben (860) eines Digitalcodes, der den Spannungspegel repräsentiert, nach der Aktualisierung (850) des Spannungspegels.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Detektion des Spannungspegels umfasst: Betreiben mehrerer Schwellenschalter, die jeweils zur Detektion angepasst sind, ob der Spannungspegel der Eingangsspannung eine vordefinierte Schwellenspannung des jeweiligen Schwellenschalters überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Detektion des Spannungspegels umfasst: Erzeugen von Bezugsspannungen, um durch Betreiben eines Spannungsteilers (320) Bezugsspannungspegel zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Detektion des Spannungspegels umfasst: Betreiben mehrerer Komparatoren, die jeweils angepasst sind, die Eingangsspannung mit erzeugten Bezugsspannungen zu vergleichen.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner umfasst: Gleichrichten der analogen Spannung und Liefern der gleichgerichteten analogen Spannung als die Eingangsspannung an den Analog-Digital-Wandler.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Gleichrichten umfasst: Betreiben einer Diode und einer Stromquelle zur Erzeugung eines Vorstroms, um die Diode auf einem gegebenen Arbeitspunkt zu halten.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner umfasst: Erzeugen eines Absolutwerts der analogen Spannung und Liefern des Absolutwerts (V_abs) des Eingangssignals an den Analog-Digital-Wandler.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Erzeugung das Absolutwerts umfasst: Betreiben einer Diodenbrückenschaltung.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner umfasst: Decodieren des Digitalcodes.
Verfahren nach Anspruch 22 zur Messung eines Spitzenwertes einer analogen Spannung in einem HF-(Hochfrequenz)-Sender-/Empfänger.