JP2024058547A - セグメント式可適応信号調整回路及び測定装置 - Google Patents

セグメント式可適応信号調整回路及び測定装置 Download PDF

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Abstract

【課題】電圧サンプリング調整の適用サンプリング範囲を増加し、サンプリング精度及び汎用性を向上させ、電圧サンプリング回路の適用ケースを拡大することができるセグメント式可適応信号調整回路及び測定装置を提供する。【解決手段】セグメント電圧しきい値回路１００は、各電圧閾値サブ回路が対応する電圧閾値信号を出力し、セグメント電圧調整回路２００では各セグメント電圧調整サブ回路が対応するオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、出力電圧信号を得、選択回路が入力電圧信号と、大きさの異なる閾値が予め設定された各電圧閾値信号を受信して、入力電圧信号の電圧値と各電圧閾値信号の閾値を比較し、比較結果に応じて、対応するオン信号を出力することで、マルチセグメント式可適応電圧信号調整を実現する。【選択図】図１

Description

本出願は、信号調整技術の分野に関し、特に、セグメント式可適応信号調整回路及び測定装置に関する。
信号調整回路は、アナログ信号をデータ収集、制御プロセス、計算・表示・読み出し等の実行に使用可能なデジタル信号に変換する回路である。電圧信号のサンプリング調整は、信号調整回路の主要な構成部分である。
実際の電圧サンプリング中、入力電圧の範囲は非常に広い。入力電圧が過大である場合、サンプリング回路の測定範囲を超えることになり、入力電圧が過小である場合、サンプリング精度の不足又はサンプリングできないことを招く。通常、同じ増幅率で入力電圧を増幅してサンプリングするが、サンプリング精度が低く、且つサンプリングの汎用性が低下する。マイクロコントローラでセグメント化してサンプリングするように制御すると、回路は比較的に複雑で、コストが高くなる。
これに鑑みて、上記従来の電圧サンプリング調整方式に存在する問題に対して、電圧サンプリング調整の適用サンプリング範囲を増加し、サンプリング精度及び汎用性を向上させ、電圧サンプリング回路の適用ケースを拡大することができるセグメント式可適応信号調整回路及び測定装置を提供する必要がある。
第１の側面において、本出願は、
少なくとも二つの電圧しきい値サブ回路を含み、各電圧しきい値サブ回路が対応する電圧しきい値信号を出力するように構成され、各電圧しきい値信号に大きさの異なるしきい値が予め設定されているセグメント電圧しきい値回路と、
複数のセグメント電圧調整サブ回路を含み、各セグメント電圧調整サブ回路が対応するオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、出力電圧信号を得るように構成されるセグメント電圧調整回路と、
セグメント電圧しきい値回路とセグメント電圧調整回路にそれぞれ接続され、入力電圧信号と各電圧しきい値信号とを受信して、入力電圧信号の電圧値と各電圧しきい値信号のしきい値とを比較し、比較結果に応じて、対応するオン信号を出力するように構成される選択回路と、を備えるセグメント式可適応信号調整回路を提供する。
オプションとして、セグメント電圧しきい値回路は少なくとも第１のセグメント電圧しきい値サブ回路及び第２のセグメント電圧しきい値サブ回路を含み、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路が第１の電圧しきい値信号を出力するように構成され、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路は第２の電圧しきい値信号を出力するように構成され、第１の電圧しきい値信号のしきい値が第２の電圧しきい値信号のしきい値より小さいものであり、
セグメント電圧調整回路は少なくとも第１のセグメント電圧調整サブ回路、第２のセグメント電圧調整サブ回路及び第３のセグメント電圧調整サブ回路を含み、第１のセグメント電圧調整サブ回路が受信した第１のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第１の出力電圧信号を出力するように構成され、第２のセグメント電圧調整サブ回路が受信した第２のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第２の出力電圧信号を出力するように構成され、第３のセグメント電圧調整サブ回路が受信した第３のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第３の出力電圧信号を出力するように構成され、
選択回路は、入力電圧信号、第１の電圧しきい値信号及び第２の電圧しきい値信号を受信するように構成され、選択回路はさらに、入力電圧信号の電圧値が第１の電圧しきい値信号のしきい値よりも小さい場合に、第１のオン信号を出力し、入力電圧信号の電圧値が第１の電圧しきい値信号のしきい値よりも大きく、かつ、第２の電圧しきい値信号のしきい値よりも小さい場合に、第２のオン信号を出力し、入力電圧信号の電圧値が第２の電圧しきい値信号のしきい値よりも大きい場合に、第３のオン信号を出力するように構成される。
オプションとして、選択回路は第１の比較器、第２の比較器、第３の比較器、第４の比較器、第１のスイッチトランジスタ及び第２のスイッチトランジスタを含み、
第１の比較器の第１の入力端は入力電圧信号を受信するために用いられ、第１の比較器の第２の入力端は第１のセグメント電圧しきい値サブ回路の出力端に接続され、第１の比較器の出力端は第１のセグメント電圧調整サブ回路に接続され、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路の電源端は直流電力供給電源に接続するために用いられ、
第２の比較器の第１の入力端は第１のセグメント電圧しきい値サブ回路の出力端に接続され、第２の比較器の第２の入力端は入力電圧信号を受信するために用いられ、第２の比較器の出力端は第１のスイッチトランジスタのゲート、第２のスイッチトランジスタのゲートにそれぞれ接続され、
第３の比較器の第１の入力端は第２のセグメント電圧しきい値サブ回路の出力端に接続され、第３の比較器の第２の入力端は第１のスイッチトランジスタのソースに接続され、第３の比較器の出力端は第３のセグメント電圧調整サブ回路に接続され、
第４の比較器の第１の入力端は第１のスイッチトランジスタのソースに接続され、第４の比較器の第２の入力端は第２のセグメント電圧しきい値サブ回路の出力端に接続され、第４の比較器の出力端は第２のセグメント電圧調整サブ回路に接続され、
第１のスイッチトランジスタのドレインは入力電圧信号を受け入れるために用いられ、第２のスイッチトランジスタのドレインは直流電力供給電源に接続され、第２のスイッチトランジスタのソースは第２のセグメント電圧しきい値サブ回路の電源端に接続される。
オプションとして、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路は第１の抵抗器及び第２の抵抗器を含み、
第１の抵抗器の第１の端は直流電力供給電源に接続され、第１の抵抗器の第２の端は第２の抵抗器の第１の端に接続され、第２の抵抗器の第２の端はアースに接続され、第１の比較器の第２の入力端、第２の比較器の第１の入力端はそれぞれ第１の抵抗器の第２の端と第２の抵抗器の第１の端との間に接続される。
オプションとして、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路は第３の抵抗器及び第４の抵抗器を含み、
第３の抵抗器の第１の端は第２のスイッチトランジスタのソースに接続され、第３の抵抗器の第２の端は第４の抵抗器の第１の端に接続され、第４の抵抗器の第２の端はアースに接続され、第３の比較器の第１の入力端、第４の比較器の第２の入力端はそれぞれ第３の抵抗器の第２の端と第４の抵抗器の第１の端との間に接続される。
オプションとして、第１のセグメント電圧調整サブ回路は第３のスイッチトランジスタ及び第１の比例演算増幅サブ回路を含み、
第３のスイッチトランジスタのゲートは第１の比較器の出力端に接続され、第３のスイッチトランジスタのドレインは入力電圧信号を受け入れるために用いられ、第３のスイッチトランジスタのソースは第１の比例演算増幅サブ回路の非反転入力端に接続され、第１の比例演算増幅サブ回路の出力端は第１の比例増幅電圧信号を出力するように構成される。
オプションとして、第２のセグメント電圧調整サブ回路は第４のスイッチトランジスタ、第２の比例演算増幅サブ回路、第１の差動増幅サブ回路及び第１の連続出力調節回路を含み、
第４のスイッチトランジスタのゲートは第４の比較器の出力端に接続され、第４のスイッチトランジスタのドレインは入力電圧信号を受け入れるために用いられ、第４のスイッチトランジスタのソースは第２の比例演算増幅サブ回路の非反転入力端に接続され、第２の比例演算増幅サブ回路の出力端は第１の差動増幅サブ回路の非反転入力端に第２の比例増幅電圧信号を伝送するように構成され、第１の差動増幅サブ回路の反転入力端は第１の連続出力調節回路に接続され、第１の差動増幅サブ回路の出力端は調節された第２の比例増幅電圧信号を出力するように構成される。
オプションとして、第３のセグメント電圧調整サブ回路は第５のスイッチトランジスタ、第３の比例演算増幅サブ回路、第２の差動増幅サブ回路及び第２の連続出力調節回路を含み、
第５のスイッチトランジスタのゲートは第３の比較器の出力端に接続され、第５のスイッチトランジスタのドレインは入力電圧信号を受け入れるために用いられ、第５のスイッチトランジスタのソースは第３の比例演算増幅サブ回路の非反転入力端に接続され、第３の比例演算増幅サブ回路の出力端は第２の差動増幅サブ回路の非反転入力端に第３の比例増幅電圧信号を伝送するように構成され、第２の差動増幅サブ回路の反転入力端は第２の連続出力調節回路に接続され、第２の差動増幅サブ回路の出力端は調節された第３の比例増幅電圧信号を出力するように構成される。
オプションとして、第１のセグメント電圧調整サブ回路はさらに第１の電圧追従サブ回路を含み、第２のセグメント電圧調整サブ回路はさらに第２の電圧追従サブ回路を含み、第３のセグメント電圧調整サブ回路はさらに第３の電圧追従サブ回路を含み、
第１の電圧追従サブ回路の非反転入力端は第１の比例演算増幅サブ回路の出力端に接続され、第２の電圧追従サブ回路の非反転入力端は第１の差動増幅サブ回路の出力端に接続され、第３の電圧追従サブ回路の非反転入力端は第２の差動増幅サブ回路の出力端に接続される。
オプションとして、第１の連続出力調節回路は第５の抵抗器及び第６の抵抗器を含み、第２の連続出力調節回路は第７の抵抗器及び第８の抵抗器を含み、
第５の抵抗器の第１の端は直流電力供給電源に接続され、第５の抵抗器の第２の端は第６の抵抗器の第１の端に接続され、第６の抵抗器の第２の端はアースに接続され、第１の差動増幅サブ回路の反転入力端は第５の抵抗器の第２の端と第６の抵抗器の第１の端との間に接続され、
第７の抵抗器の第１の端は直流電力供給電源に接続され、第７の抵抗器の第２の端は第８の抵抗器の第１の端に接続され、第８の抵抗器の第２の端はアースに接続され、第２の差動増幅サブ回路の反転入力端は第７の抵抗器の第２の端と第８の抵抗器の第１の端との間に接続される。
第２の側面において、本出願は、上記のいずれか一項に記載のセグメント式可適応信号調整回路を備える信号測定装置を提供する。
上記技術案のうちの一つは以下のような利点及び有益な効果を有する。
上記のセグメント式可適応信号調整回路において、前記回路は、セグメント電圧しきい値回路、セグメント電圧調整回路及び選択回路を備え、セグメント電圧しきい値回路が少なくとも二つの電圧しきい値サブ回路を含み、各電圧しきい値サブ回路が対応する電圧しきい値信号を出力するように構成され、各電圧しきい値信号に大きさの異なるしきい値が予め設定されており、セグメント電圧調整回路が複数のセグメント電圧調整サブ回路を含み、各セグメント電圧調整サブ回路が対応するオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、出力電圧信号を得るように構成され、選択回路がセグメント電圧しきい値回路、セグメント電圧調整回路にそれぞれ接続され、選択回路が入力電圧信号と各電圧しきい値信号を受信して、入力電圧信号の電圧値と各電圧しきい値信号のしきい値を比較し、比較結果に応じて、対応するオン信号を出力するように構成され、このようにマルチセグメント式可適応電圧信号調整を実現する。本出願は電圧信号調整を最適化設計しており、電圧について自動的にセグメント化して調整し、マルチセグメントの電圧調整を柔軟に適応させることで、電圧サンプリング調整の適用サンプリング範囲を増加し、サンプリング精度及び汎用性を向上させ、それにより電圧サンプリング調整の適用ケースを拡大し、回路の汎用性及びサンプリング調整の正確性を向上させる。
本出願の実施例におけるセグメント式可適応信号調整回路の第１の回路構成の概略図である。 本出願の実施例におけるセグメント式可適応信号調整回路の第２の回路構成の概略図である。 本出願の実施例におけるセグメント式可適応信号調整回路の第３の回路構成の概略図である。 本出願の実施例におけるセグメント式可適応信号調整回路の第４の回路構成の概略図である。 本出願の実施例におけるセグメント式可適応信号調整回路の第５の回路構成の概略図である。 本出願の実施例におけるセグメント式可適応信号調整回路の第６の回路構成の概略図である。 本出願の実施例におけるセグメント式可適応信号調整回路の第７の回路構成の概略図である。
セグメント電圧しきい値回路１００；第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０；第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０；セグメント電圧調整回路２００；第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０；第１の比例演算増幅サブ回路２１２；第１の電圧追従サブ回路２１４；第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０；第２の比例演算増幅サブ回路２２２；第１の差動増幅サブ回路２２４；第１の連続出力調節回路２２６；第２の電圧追従サブ回路２２８；第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０；第３の比例演算増幅サブ回路２３２；第２の差動増幅サブ回路２３４；第２の連続出力調節回路２３６；第３の電圧追従サブ回路２３８；選択回路３００；第１の比較器Ｂ１；第２の比較器Ｂ２；第３の比較器Ｂ３；第４の比較器Ｂ４；第１のスイッチトランジスタＱ１；第２のスイッチトランジスタＱ２；第３のスイッチトランジスタＱ３；第４のスイッチトランジスタＱ４；第５のスイッチトランジスタＱ５；第１の抵抗器Ｒ１；第２の抵抗器Ｒ２；第３の抵抗器Ｒ３；第４の抵抗器Ｒ４；第５の抵抗器Ｒ５；第６の抵抗器Ｒ６；第７の抵抗器Ｒ７；第８の抵抗器Ｒ８；第９の抵抗器Ｒ９；第１０の抵抗器Ｒ１０；第１１の抵抗器Ｒ１１；第１２の抵抗器Ｒ１２；第１３の抵抗器Ｒ１３；第１４の抵抗器Ｒ１４；第１５の抵抗器Ｒ１５；第１６の抵抗器Ｒ１６；第１７の抵抗器Ｒ１７；第１８の抵抗器Ｒ１８；第１９の抵抗器Ｒ１９；第２０の抵抗器Ｒ２０；第２１の抵抗器Ｒ２１；第２２の抵抗器Ｒ２２。
当業者が本出願の技術案をより良く理解するために、以下、本出願の実施例の図面を参照しながら、本出願の実施例の技術案を明確かつ完全に説明するが、説明する実施例は本出願の一部の実施例にすぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。当業者が本出願における実施例に基づいて創造性労働を行わずに達成される他のすべての実施例は、いずれも本出願による保護範囲内に属すべきである。
なお、本出願の明細書および特許請求の範囲ならびに上記の図面における「第１の」、「第２の」などの用語は、類似の対象物を区別するために使用され、必ずしも特定の手順または前後順序を説明するために使用されるものではない。このように使用されるデータは適切な場合に交換されて、ここに説明される本出願の実施例に適用され得ることが理解されるべきである。このほかに、「備える（含む）」および「有する」という用語、ならびにそれらのいかなる変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図しており、例えば、一連のステップまたはユニットを包含したプロセス、方法、システム、製品または装置は、必ずしも明示的に列挙されたステップまたはユニットに限定されず、明示的に列挙されていない、またはそれらのプロセス、方法、製品または装置に固有の他のステップまたはユニットを含むことができる。
また、「複数」という用語は、二つ以上を意味するものとする。
従来の電圧サンプリング調整方式に存在する上記の問題を解決するために、一つの実施例では、図１に示すように、セグメント式可適応信号調整回路が提供され、このセグメント式可適応信号調整回路は、セグメント電圧しきい値回路１００、セグメント電圧調整回路２００および選択回路３００を備える。
セグメント電圧しきい値回路１００は少なくとも二つの電圧しきい値サブ回路を含み、各電圧しきい値サブ回路は対応する電圧しきい値信号を出力するように構成され、各電圧しきい値信号に大きさの異なるしきい値が予め設定されており、セグメント電圧調整回路２００は複数のセグメント電圧調整サブ回路を含み、各セグメント電圧調整サブ回路は対応するオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、出力電圧信号を得るように構成され、選択回路３００はセグメント電圧しきい値回路１００、セグメント電圧調整回路２００にそれぞれ接続され、選択回路３００は入力電圧信号と各電圧しきい値信号を受信して、入力電圧信号の電圧値と各電圧しきい値信号のしきい値を比較し、比較結果に応じて、対応するオン信号を出力するように構成される。
ここで、セグメント電圧しきい値回路１００は、少なくとも二つの対応する電圧しきい値サブ回路を含んで良い。各電圧しきい値サブ回路はそれぞれ選択回路に接続されており、各電圧しきい値サブ回路に対応する抵抗値を設置することによって、さらに各電圧しきい値サブ回路に対応するしきい値の大きさの電圧しきい値信号を選択回路に出力させることができ、そのうち、各電圧しきい値サブ回路が出力する電圧しきい値信号に大きさの異なるしきい値が予め設定されており、電圧しきい値信号のしきい値とは、対応する電圧しきい値を指す。
セグメント電圧調整回路２００は、少なくとも三つの対応するセグメント電圧調整サブ回路を含んで良い。各セグメント電圧調整サブ回路はそれぞれ選択回路に接続されており、セグメント電圧調整サブ回路は選択回路から伝送されたオン信号を受信することができ、さらに対応するオン信号に応じて、入力電圧信号を調整し、それにより出力電圧信号が得られる。
選択回路３００には、入力電圧信号を受信するための入力インタフェースを設けることができる。選択回路３００が各電圧しきい値サブ回路にそれぞれ接続されることから、さらに選択回路３００は入力電圧信号と各電圧しきい値信号を受信して、入力電圧信号を各電圧しきい値信号とそれぞれ比較し、比較結果に応じて、対応するオン信号を出力することができる。設定されたセグメント電圧範囲の信号調整チャネルによって、入力電圧信号のマルチセグメント式可適応電圧信号調整が実現される。
上記実施例では、セグメント電圧しきい値回路１００、セグメント電圧調整回路２００及び選択回路３００を設けて、電圧信号調整を最適化設計しており、電圧について自動的にセグメント化して調整し、マルチセグメントの電圧調整を柔軟に適応させることで、電圧サンプリング調整の適用サンプリング範囲を増加し、サンプリング精度及び汎用性を向上させる。それにより、電圧サンプリング調整の適用ケースを拡大し、回路の汎用性及びサンプリング調整の正確性を向上させる。
一つの実施例では、図２に示すように、セグメント式可適応信号調整回路が提供され、このセグメント式可適応信号調整回路は、セグメント電圧しきい値回路１００、セグメント電圧調整回路２００および選択回路３００を備える。セグメント電圧しきい値回路１００は、少なくとも第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０及び第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０を含み、セグメント電圧調整回路２００は、少なくとも第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０及び第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０を含む。
第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０は第１の電圧しきい値信号を出力するように構成され、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０は第２の電圧しきい値信号を出力するように構成され、第１の電圧しきい値信号のしきい値が第２の電圧しきい値信号のしきい値より小さいものであり、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０が受信した第１のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第１の出力電圧信号を出力するように構成され、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０が受信した第２のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第２の出力電圧信号を出力するように構成され、第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０が受信した第３のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第３の出力電圧信号を出力するように構成され、選択回路３００は、入力電圧信号、第１の電圧しきい値信号及び第２の電圧しきい値信号を受信するように構成され、選択回路３００はさらに、入力電圧信号の電圧値が第１の電圧しきい値信号のしきい値よりも小さい場合に、第１のオン信号を出力し、入力電圧信号の電圧値が第１の電圧しきい値信号のしきい値よりも大きく、かつ、第２の電圧しきい値信号のしきい値よりも小さい場合に、第２のオン信号を出力し、入力電圧信号の電圧値が第２の電圧しきい値信号のしきい値よりも大きい場合に、第３のオン信号を出力するように構成される。
ここで、セグメント電圧しきい値回路１００は、少なくとも二つの対応するサブ回路を含んでよい。例えば、セグメント電圧しきい値回路１００は、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０と、第Ｎのセグメント電圧しきい値サブ回路とを含んでよく、Ｎは２以上の正の整数である。例示的に、本出願は、三つのセグメントの電圧範囲に分けて電圧信号調整を行う場合、すなわち、セグメント電圧しきい値回路１００は、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０及び第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０を含む場合を例にして説明するが、四つのセグメントの電圧範囲にて電圧信号調整を行うと、セグメント電圧しきい値回路１００は、三つの対応するサブ回路を含み、五つのセグメントの電圧範囲にて電圧信号調整を行うと、セグメント電圧しきい値回路１００は、四つの対応するサブ回路を含み、以後は同様であり、四つ、五つなどより多くのセグメントの電圧範囲での電圧信号調整について、三つのセグメントの電圧範囲での電圧信号調整プロセスを参照することができるが、ここでは説明を省略する。
第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０は選択回路３００に接続されており、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０に抵抗値を設置することにより、さらに第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０が選択回路３００に第１の電圧しきい値信号を出力できるようになりえる。第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０は選択回路３００に接続されており、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０に抵抗値を設置することにより、さらに第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０が選択回路３００に第２の電圧しきい値信号を出力できるようになりえる。そのうち、第１の電圧しきい値信号のしきい値が第２の電圧しきい値信号のしきい値より小さいものであり、第１の電圧しきい値信号のしきい値および第２の電圧しきい値信号のしきい値とは、それぞれ対応する電圧しきい値を指す。
セグメント電圧調整回路２００は、少なくとも三つの対応するサブ回路を含んでよい。例えば、セグメント電圧調整回路２００は、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０と、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０と、第Ｍのセグメント電圧調整サブ回路とを含んでよく、Ｍは３以上の正の整数である。例示的に、本出願は、三つのセグメントの電圧範囲に分けて電圧信号調整を行う場合、すなわち、セグメント電圧調整回路２００は、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０および第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０を含む場合を例にして説明するが、四つのセグメントの電圧範囲にて電圧信号調整を行うと、セグメント電圧調整回路２００は、四つの対応するサブ回路を含み、五つのセグメントの電圧範囲にて電圧信号調整を行うと、セグメント電圧調整回路２００は、五つの対応するサブ回路を含み、以後は同様であり、四つ、五つなどより多くのセグメントの電圧範囲での電圧信号調整について、三つのセグメントの電圧範囲での電圧信号調整プロセスを参照することができるが、ここでは説明を省略する。
選択回路３００には、入力電圧信号を受信するための入力インタフェースを設けることができる。選択回路３００が第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０と、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０とにそれぞれ接続されることから、さらに選択回路３００は入力電圧信号、第１の電圧しきい値信号および第２の電圧しきい値信号を受信でき、入力電圧信号を第１の電圧しきい値信号、第２の電圧しきい値信号とそれぞれ比較し、比較結果に応じて、入力電圧信号の電圧値が第１の電圧しきい値信号のしきい値よりも小さい場合に、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０に第１のオン信号を出力し、これにより、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０は受信した第１のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第１の出力電圧信号を出力するようになる。選択回路３００は入力電圧信号の電圧値が第１の電圧しきい値信号のしきい値よりも大きく、かつ、第２の電圧しきい値信号のしきい値よりも小さい場合に、第２のオン信号を出力し、これにより、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０は受信した第２のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第２の出力電圧信号を出力するようになる。選択回路３００は入力電圧信号の電圧値が第２の電圧しきい値信号のしきい値よりも大きい場合に、第３のオン信号を出力し、これにより、第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０が受信した第３のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、第３の出力電圧信号を出力するようになり、このように、設定されたセグメント電圧範囲の信号調整チャネルによって、入力電圧信号のマルチセグメント式可適応電圧信号調整が実現される。
上記実施例では、セグメント電圧しきい値回路１００、セグメント電圧調整回路２００及び選択回路３００を設けて、電圧信号調整を最適化設計しており、電圧について自動的にセグメント化して調整し、マルチセグメントの電圧調整を柔軟に適応させることで、電圧サンプリング調整の適用サンプリング範囲を増加し、サンプリング精度及び汎用性を向上させる。それにより、電圧サンプリング調整の適用ケースを拡大し、回路の汎用性及びサンプリング調整の正確性を向上させる。
一つの例では、図３に示すように、選択回路３００は、第１の比較器Ｂ１、第２の比較器Ｂ２、第３の比較器Ｂ３、第４の比較器Ｂ４、第１のスイッチトランジスタＱ１および第２のスイッチトランジスタＱ２を含む。
第１の比較器Ｂ１の第１の入力端は入力電圧信号を受信するために用いられ、第１の比較器Ｂ１の第２の入力端は第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０の出力端に接続され、第１の比較器Ｂ１の出力端は第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０に接続され、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０の電源端は直流電力供給電源ＶＣＣに接続するために用いられる。第２の比較器Ｂ２の第１の入力端は第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０の出力端に接続され、第２の比較器Ｂ２の第２の入力端は入力電圧信号を受信するために用いられ、第２の比較器Ｂ２の出力端は第１のスイッチトランジスタＱ１のゲート、第２のスイッチトランジスタＱ２のゲートにそれぞれ接続される。第３の比較器Ｂ３の第１の入力端は第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０の出力端に接続され、第３の比較器Ｂ３の第２の入力端は第１のスイッチトランジスタＱ１のソースに接続され、第３の比較器Ｂ３の出力端は前記第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０に接続される。第４の比較器Ｂ４の第１の入力端は第１のスイッチトランジスタＱ１のソースに接続され、第４の比較器Ｂ４の第２の入力端は第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０の出力端に接続され、第４の比較器Ｂ４の出力端は第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０に接続される。第１のスイッチトランジスタＱ１のドレインは入力電圧信号を受け入れるために用いられ、第２のスイッチトランジスタＱ２のドレインは直流電力供給電源ＶＣＣに接続され、第２のスイッチトランジスタＱ２のソースは第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０の電源端に接続される。
ここで、第１の比較器Ｂ１、第２の比較器Ｂ２、第３の比較器Ｂ３、第４の比較器Ｂ４はいずれも演算比較器を採用してもよい。第１のスイッチトランジスタＱ１及び第２のスイッチトランジスタＱ２は、いずれもＭＯＳトランジスタであってもよく、例えば、第１のスイッチトランジスタＱ１及び第２のスイッチトランジスタＱ２は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタであってもよい。
例示的に、第１の比較器Ｂ１、第２の比較器Ｂ２、第３の比較器Ｂ３、第４の比較器Ｂ４は演算比較器を採用し、第１のスイッチトランジスタＱ１および第２のスイッチトランジスタＱ２はＮ型ＭＯＳトランジスタを採用する場合を例として説明する。第１の比較器Ｂ１の第１の入力端とは、第１の比較器Ｂ１の反転入力端を指し、第１の比較器Ｂ１の第２の入力端とは、第１の比較器Ｂ１の非反転入力端を指す。第２の比較器Ｂ２の第１の入力端とは、第２の比較器Ｂ２の反転入力端を指し、第２の比較器Ｂ２の第２の入力端とは、第２の比較器Ｂ２の非反転入力端を指す。第３の比較器Ｂ３の第１の入力端とは、第３の比較器Ｂ３の反転入力端を指し、第３の比較器Ｂ３の第２の入力端とは、第３の比較器Ｂ３の非反転入力端を指す。第４の比較器Ｂ４の第１の入力端とは、第４の比較器Ｂ４の反転入力端を指し、第４の比較器Ｂ４の第２の入力端とは、第４の比較器Ｂ４の非反転入力端を指す。
第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０の電源端が直流電力供給電源ＶＣＣに接続されることから、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０は直流電力供給電源ＶＣＣを分圧して、さらに第１の電圧しきい値信号を出力することができる。第１の比較器Ｂ１の第１の入力端が入力電圧信号を受信し、第１の比較器Ｂ１の第２の入力端は第１の電圧しきい値信号を受信することから、第１の比較器Ｂ１は入力電圧信号と第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値を比較し、入力電圧信号の電圧振幅値が第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも大きい場合、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０はオフ状態を保持し、入力電圧信号の電圧振幅値が第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも小さい場合、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０に第１のオン信号を伝送し、さらに第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０は受信した第１のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整し、第１の出力電圧信号を出力する。例示的に、第１のオン信号は、高レベルの信号であってよい。例えば、第１の比較器Ｂ１は、入力電圧信号の電圧振幅値が第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも大きい場合、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０に低レベルの信号を伝送し、さらに第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０がオフ状態を保持し、入力電圧信号の電圧振幅値が第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも小さい場合、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０に高レベルの信号を伝送し、さらに第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０がオンして動作する。
第２の比較器Ｂ２の第１の入力端が第１の電圧しきい値信号を受信し、第２の比較器Ｂ２の第２の入力端が入力電圧信号を受信することから、第２の比較器Ｂ２は入力電圧信号と第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値を比較し、入力電圧信号の電圧振幅値が第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも小さい場合、第１のスイッチトランジスタＱ１および第２のスイッチトランジスタＱ２の両方はオフして、さらに第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０および第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０はオフ状態を保持する。第２の比較器Ｂ２は、入力電圧信号の電圧振幅値が第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも大きい場合、第１のスイッチトランジスタＱ１と第２のスイッチトランジスタＱ２の両方をオンに制御する。例えば、第２の比較器Ｂ２は、入力電圧信号の電圧振幅値が第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも小さい場合、第１のスイッチトランジスタＱ１および第２のスイッチトランジスタＱ２のゲートに低レベルの信号を伝送し、さらに第１のスイッチトランジスタＱ１および第２のスイッチトランジスタＱ２がオフ状態を保持し、入力電圧信号の電圧振幅値が第１の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも大きい場合、第１のスイッチトランジスタＱ１および第２のスイッチトランジスタＱ２のゲートに高レベルの信号を伝送し、さらに第１のスイッチトランジスタＱ１および第２のスイッチトランジスタＱ２の両方はオンして動作する。
第２のスイッチトランジスタＱ２のドレインが直流電力供給電源ＶＣＣに接続され、第２のスイッチトランジスタＱ２のソースが第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０の電源端に接続されることから、第２のスイッチトランジスタＱ２がオンすると、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０がオンし、さらに第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０はそれぞれ第３の比較器Ｂ３の第１の入力端、第４の比較器Ｂ４の第２の入力端に第２の電圧しきい値信号を伝送する。第１のスイッチトランジスタＱ１のドレインが入力電圧信号を受け入れるために用いられることにより、第２のスイッチトランジスタＱ２がオンしている時、第１のスイッチトランジスタＱ１もオン状態にあり、そうすると、第３の比較器Ｂ３の第１の入力端は第２の電圧しきい値信号を、第３の比較器Ｂ３の第２の入力端は入力電圧信号を受信して、第３の比較器Ｂ３は入力電圧信号と第２の電圧しきい値信号の電圧振幅値を比較し、入力電圧信号の電圧振幅値が第２の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも小さい場合、第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０はオフ状態を保持し、入力電圧信号の電圧振幅値が第２の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも大きい場合、第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０に第３のオン信号を伝送し、さらに第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０は受信した第３のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整し、第３の出力電圧信号を出力する。
第１のスイッチトランジスタＱ１のドレインが入力電圧信号を受け入れるために用いられることから、第２のスイッチトランジスタＱ２がオンしている時、第１のスイッチトランジスタＱ１もオン状態にあり、そうすると、第４の比較器Ｂ４の第２の入力端は第２の電圧しきい値信号を、第４の比較器Ｂ４の第１の入力端は入力電圧信号を受信して、第４の比較器Ｂ４は入力電圧信号と第２の電圧しきい値信号の電圧振幅値を比較し、入力電圧信号の電圧振幅値が第２の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも大きい場合、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０はオフ状態を保持し、入力電圧信号の電圧振幅値が第２の電圧しきい値信号の電圧振幅値よりも小さい場合、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０に第２のオン信号を伝送し、さらに第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０は受信した第２のオン信号に応じて、入力電圧信号を調整し、第２の出力電圧信号を出力する。
上記実施例では、セグメント電圧しきい値回路１００、セグメント電圧調整回路２００及び選択回路３００を設け、選択回路３００は、第１の比較器Ｂ１、第２の比較器Ｂ２、第３の比較器Ｂ３、第４の比較器Ｂ４、第１のスイッチトランジスタＱ１及び第２のスイッチトランジスタＱ２を含むことで、複数の入力電圧範囲に分割して、入力電圧信号に比較処理を行い、入力電圧信号の電圧振幅値が対応する入力電圧範囲に入ると、対応する電圧調整サブ回路（第１の電圧調整サブ回路、第２の電圧調整サブ回路及び第３の電圧調整サブ回路）をオンにし、これによりマルチセグメント式可適応電圧信号調整を実現する。本出願は電圧信号調整を最適化設計しており、電圧について自動的にセグメント化して調整し、マルチセグメントの電圧調整を柔軟に適応させることで、電圧サンプリング調整の適用サンプリング範囲を増加し、サンプリング精度及び汎用性を向上させる。それにより、電圧サンプリング調整の適用ケースを拡大し、回路の汎用性及びサンプリング調整の正確性を向上させる。
一つの例では、図４に示すように、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０は、第１の抵抗器Ｒ１及び第２の抵抗器Ｒ２を含む。第１の抵抗器Ｒ１の第１の端は直流電力供給電源ＶＣＣに接続され、第１の抵抗器Ｒ１の第２の端は第２の抵抗器Ｒ２の第１の端に接続され、第２の抵抗器Ｒ２の第２の端はアースに接続され、第１の比較器Ｂ１の第２の入力端、第２の比較器Ｂ２の第１の入力端はそれぞれ第１の抵抗器Ｒ１の第２の端と第２の抵抗器Ｒ２の第１の端との間に接続される。
ここで、第１の抵抗器Ｒ１と第２の抵抗器Ｒ２との上記接続関係に基づいて、第１の抵抗器Ｒ１の抵抗値をｒ１、第２の抵抗器Ｒ２の抵抗値をｒ２、直流電力供給電源ＶＣＣの電圧値をvccとすると、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０の第１の電圧しきい値信号の電圧しきい値は、
Figure 2024058547000002
 となる。
例示的に、第１の抵抗器Ｒ１および第２の抵抗器Ｒ２は、可変抵抗器であってよい。
一つの例では、図４に示すように、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０は、第３の抵抗器Ｒ３および第４の抵抗器Ｒ４を含む。第３の抵抗器Ｒ３の第１の端は第２のスイッチトランジスタＱ２のソースに接続され、第３の抵抗器Ｒ３の第２の端は第４の抵抗器Ｒ４の第１の端に接続され、第４の抵抗器Ｒ４の第２の端はアースに接続され、第３の比較器Ｂ３の第１の入力端、第４の比較器Ｂ４の第２の入力端はそれぞれ第３の抵抗器Ｒ３の第２の端と第４の抵抗器Ｒ４の第１の端との間に接続される。
ここで、第３の抵抗器Ｒ３と第４の抵抗器Ｒ４との上記接続関係に基づいて、第３の抵抗器Ｒ３の抵抗値をｒ３、第４の抵抗器Ｒ４の抵抗値をｒ４、直流電力供給電源ＶＣＣの電圧値をvccとすると、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０の第２の電圧しきい値信号の電圧しきい値は、
Figure 2024058547000003
 となる。
例示的に、第３の抵抗器Ｒ３及び第４の抵抗器Ｒ４は、可変抵抗器であってよい。
第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０及び第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０の電圧しきい値に対する設定に基づいて、さらに入力電圧（ＶＩＮ）の検出範囲を、ＶＩＮ＜ＶＴＨ１である第１のセグメント、ＶＴＨ１＜ＶＩＮ＜ＶＴＨ２である第２のセグメント、ＶＩＮ＞ＶＴＨ２である第３のセグメントという三つのセグメントに分割することができる。
一つの例では、図５に示すように、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０は、第３のスイッチトランジスタＱ３および第１の比例演算増幅サブ回路２１２を含む。第３のスイッチトランジスタＱ３のゲートは第１の比較器Ｂ１の出力端に接続され、第３のスイッチトランジスタＱ３のドレインは入力電圧信号を受け入れるために用いられ、第３のスイッチトランジスタＱ３のソースは第１の比例演算増幅サブ回路２１２の非反転入力端に接続され、第１の比例演算増幅サブ回路２１２の出力端は第１の比例増幅電圧信号を出力するように構成される。
ここで、第１の比例演算増幅サブ回路２１２は、入力電圧信号に第１のプリセット比例での増幅処理を行うためのものである。
入力電圧信号の電圧振幅値ＶＩＮが第１の電圧しきい値信号の電圧しきい値ＶＴＨ１よりも小さい場合、第１の比較器Ｂ１は高レベルの信号（すなわち第１のオン信号）を出力し、第３のスイッチトランジスタＱ３のゲートは第１のオン信号を受信すると、第３のスイッチトランジスタＱ３がオンし、第３のスイッチトランジスタＱ３のドレインが入力電圧信号を受け入れるために用いられること、第３のスイッチトランジスタＱ３のソースが第１の比例演算増幅サブ回路２１２の非反転入力端に接続されることから、さらに第１の比例演算増幅サブ回路２１２の非反転入力端は入力電圧信号を受信し、第１の比例演算増幅サブ回路２１２による第１のプリセット比例増幅処理によって、さらに第１の比例増幅電圧信号を出力する。
一つの例では、図５に示すように、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０は、第４のスイッチトランジスタＱ４、第２の比例演算増幅サブ回路２２２、第１の差動増幅サブ回路２２４および第１の連続出力調節回路２２６を含む。第４のスイッチトランジスタＱ４のゲートは第４の比較器Ｂ４の出力端に接続され、第４のスイッチトランジスタＱ４のドレインは入力電圧信号を受け入れるために用いられ、第４のスイッチトランジスタＱ４のソースは第２の比例演算増幅サブ回路２２２の非反転入力端に接続され、第２の比例演算増幅サブ回路２２２の出力端は第１の差動増幅サブ回路２２４の非反転入力端に第２の比例増幅電圧信号を伝送するように構成され、第１の差動増幅サブ回路２２４の反転入力端は第１の連続出力調節回路２２６に接続され、第１の差動増幅サブ回路２２４の出力端は調節された第２の比例増幅電圧信号を出力するように構成される。
ここで、第２の比例演算増幅サブ回路２２２は、入力電圧信号に第２のプリセット比例での増幅処理を行うためのものである。第１の差動増幅サブ回路２２４は、回路対称性の特徴を有し、動作点を安定化させる役割を果たすことができる。第１の連続出力調節回路２２６は、出力電圧に連続性を持たせるように出力電圧を調節するためのものである。例えば、第１の連続出力調節回路２２６は、第１の連続出力調節信号を出力するためのものである。
入力電圧信号の電圧振幅値ＶＩＮが第１の電圧しきい値信号の電圧しきい値ＶＴＨ１よりも大きく、且つ第２の電圧しきい値信号の電圧しきい値ＶＴＨ２よりも小さい場合、第４の比較器Ｂ４は高レベルの信号（すなわち第２のオン信号）を出力し、第４のスイッチトランジスタＱ４のゲートは第２のオン信号を受信すると、第４のスイッチトランジスタＱ４がオンし、第４のスイッチトランジスタＱ４のドレインが入力電圧信号を受け入れるために用いられること、第４のスイッチトランジスタＱ４のソースが第２の比例演算増幅サブ回路２２２の非反転入力端に接続されることから、さらに第２の比例演算増幅サブ回路２２２の非反転入力端は入力電圧信号を受信し、第２の比例演算増幅サブ回路２２２による第２のプリセット比例増幅処理によって、さらに第１の差動増幅サブ回路２２４の非反転入力端に第２の比例増幅電圧信号を伝送する。第１の差動増幅サブ回路２２４の反転入力端が第１の連続出力調節回路２２６に接続されることから、さらに第１の差動増幅サブ回路２２４の反転入力端は第１の連続出力調節信号を受け入れ、第１の差動増幅サブ回路２２４による差動増幅処理によって、さらに第１の差動増幅サブ回路２２４の出力端は調節された第２の比例増幅電圧信号を出力する。
一つの例では、図５に示すように、第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０は、第５のスイッチトランジスタＱ５、第３の比例演算増幅サブ回路２３２、第２の差動増幅サブ回路２３４および第２の連続出力調節回路２３６を含む。第５のスイッチトランジスタＱ５のゲートは第３の比較器Ｂ３の出力端に接続され、第５のスイッチトランジスタＱ５のドレインは入力電圧信号を受け入れるために用いられ、第５のスイッチトランジスタＱ５のソースは第３の比例演算増幅サブ回路２３２の非反転入力端に接続され、第３の比例演算増幅サブ回路２３２の出力端は第２の差動増幅サブ回路２３４の非反転入力端に第３の比例増幅電圧信号を伝送するように構成され、第２の差動増幅サブ回路２３４の反転入力端は第２の連続出力調節回路２３６に接続され、第２の差動増幅サブ回路２３４の出力端は調節された第３の比例増幅電圧信号を出力するように構成される。
ここで、第３の比例演算増幅サブ回路２３２は、入力電圧信号に第３のプリセット比例での増幅処理を行うためのものである。第２の差動増幅サブ回路２３４は回路対称性の特徴を有し、動作点を安定化させる役割を果たすことができる。第２の連続出力調節回路２３６は、出力電圧に連続性を持たせるように出力電圧を調節するためのものである。例えば、第２の連続出力調節回路２３６は、第２の連続出力調節信号を出力するためのものである。
入力電圧信号の電圧振幅値ＶＩＮが第２の電圧しきい値信号の電圧しきい値ＶＴＨ２よりも大きい場合、第３の比較器Ｂ３は高レベルの信号（すなわち第３のオン信号）を出力し、第５のスイッチトランジスタＱ５のゲートは第３のオン信号を受信すると、第５のスイッチトランジスタＱ５がオンし、第５のスイッチトランジスタＱ５のドレインが入力電圧信号を受け入れるために用いられること、第５のスイッチトランジスタＱ５のソースが第３の比例演算増幅サブ回路２３２の非反転入力端に接続されることから、さらに第３の比例演算増幅サブ回路２３２の非反転入力端は入力電圧信号を受信し、第３の比例演算増幅サブ回路２３２による第３のプリセット比例増幅処理によって、さらに第２の差動増幅サブ回路２３４の非反転入力端に第３の比例増幅電圧信号を伝送する。第２の差動増幅サブ回路２３４の反転入力端が第２の連続出力調節回路２３６に接続されることから、さらに第２の差動増幅サブ回路２３４の反転入力端は第２の連続出力調節信号を受け入れ、第２の差動増幅サブ回路２３４による差動増幅処理によって、さらに第２の差動増幅サブ回路２３４の出力端は調節された第３の比例増幅電圧信号を出力する。
電圧信号調整を最適化設計して、電圧について自動的にセグメント化して調整し、マルチセグメントの電圧調整を柔軟に適応させることで、電圧サンプリング調整の適用サンプリング範囲を増加し、サンプリング精度及び汎用性を向上させる。第１の連続出力調節回路２２６および第２の連続出力調節回路２３６を設けることにより、電圧出力の連続性を実現し、電圧サンプリング調整の適用ケースを拡大し、回路の汎用性及びサンプリング調整の正確性を向上させる。
一つの例では、図６に示すように、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０は、第１の電圧追従サブ回路２１４をさらに含み、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０は、第２の電圧追従サブ回路２２８をさらに含み、第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０は、第３の電圧追従サブ回路２３８をさらに含む。第１の電圧追従サブ回路２１４の非反転入力端は、第１の比例演算増幅サブ回路２１２の出力端に接続され、第２の電圧追従サブ回路２２８の非反転入力端は、第１の差動増幅サブ回路２２４の出力端に接続され、第３の電圧追従サブ回路２３８の非反転入力端は、第２の差動増幅サブ回路２３４の出力端に接続される。
第１の電圧追従サブ回路２１４の非反転入力端が第１の比例演算増幅サブ回路２１２の出力端に接続されることから、第１の電圧追従サブ回路２１４は緩衝・分離の役割を果たしており、第１の比例演算増幅サブ回路２１２とバックエンド回路とが互いに影響を与えず、電圧信号調整の信頼性を向上させる。第２の電圧追従サブ回路２２８の非反転入力端が第１の差動増幅サブ回路２２４の出力端に接続されることから、第２の電圧追従サブ回路２２８は緩衝・分離の役割を果たしており、第１の差動増幅サブ回路２２４とバックエンド回路とが互いに影響を与えず、電圧信号調整の信頼性を向上させる。第３の電圧追従サブ回路２３８の非反転入力端が第２の差動増幅サブ回路２３４の出力端に接続されることから、第３の電圧追従サブ回路２３８は緩衝・分離の役割を果たしており、第２の差動増幅サブ回路２３４とバックエンド回路とが互いに影響を与えず、電圧信号調整の信頼性を向上させる。
一つの例では、図７に示すように、第１の連続出力調節回路２２６は、第５の抵抗器Ｒ５及び第６の抵抗器Ｒ６を含み、第２の連続出力調節回路２３６は、第７の抵抗器Ｒ７及び第８の抵抗器Ｒ８を含む。
第５の抵抗器Ｒ５の第１の端は直流電力供給電源ＶＣＣに接続され、第５の抵抗器Ｒ５の第２の端は第６の抵抗器Ｒ６の第１の端に接続され、第６の抵抗器Ｒ６の第２の端はアースに接続され、第１の差動増幅サブ回路２２４の反転入力端は第５の抵抗器Ｒ５の第２の端と第６の抵抗器Ｒ６の第１の端との間に接続される。第７の抵抗器Ｒ７の第１の端は直流電力供給電源ＶＣＣに接続され、第７の抵抗器Ｒ７の第２の端は第８の抵抗器Ｒ８の第１の端に接続され、第８の抵抗器Ｒ８の第２の端はアースに接続され、第２の差動増幅サブ回路２３４の反転入力端は第７の抵抗器Ｒ７の第２の端と第８の抵抗器Ｒ８の第１の端との間に接続される。
ここで、第５の抵抗器Ｒ５と第６の抵抗器Ｒ６との上記接続関係に基づいて、第５の抵抗器Ｒ５の抵抗値をｒ５、第６の抵抗器Ｒ６の抵抗値をｒ６、直流電力供給電源ＶＣＣの電圧値をvccとすると、第１の連続出力調節回路２２６による第１の連続出力調節信号の電圧調節値は、
Figure 2024058547000004
 となる。
第７の抵抗器Ｒ７と第８の抵抗器Ｒ８との上記接続関係に基づいて、第７の抵抗器Ｒ７の抵抗値をｒ７、第８の抵抗器Ｒ８の抵抗値をｒ８、直流電力供給電源ＶＣＣの電圧値をvccとすると、第２の連続出力調節回路２３６による第２の連続出力調節信号の電圧調節値は、
Figure 2024058547000005
 となる。
例示的に、第５の抵抗器Ｒ５及び第６の抵抗器Ｒ６は可変抵抗器であってよく、第７の抵抗器Ｒ７及び第８の抵抗器Ｒ８は可変抵抗器であってよい。
一つの例では、図７に示すように、第１のセグメント電圧しきい値サブ回路１１０は、第１の抵抗器Ｒ１及び第２の抵抗器Ｒ２を含み、第２のセグメント電圧しきい値サブ回路１２０は、第３の抵抗器Ｒ３及び第４の抵抗器Ｒ４を含む。第１の抵抗器Ｒ１の抵抗値はｒ１、第２の抵抗器Ｒ２の抵抗値はｒ２、第３の抵抗器Ｒ３の抵抗値はｒ３、第４の抵抗器Ｒ４の抵抗値はｒ４、第５の抵抗器Ｒ５の抵抗値はｒ５、第６の抵抗器Ｒ６の抵抗値はｒ６、第７の抵抗器Ｒ７の抵抗値はｒ７、第８の抵抗器Ｒ８の抵抗値はｒ８、直流電力供給電源ＶＣＣの電圧はvccとする。
第１の抵抗器Ｒ１の抵抗値ｒ１、第２の抵抗器Ｒ２の抵抗値ｒ２、第３の抵抗器Ｒ３の抵抗値ｒ３、第４の抵抗器Ｒ４の抵抗値ｒ４を設定することにより、さらに第１の電圧しきい値信号の電圧しきい値ＶＴＨ１及び第２の電圧しきい値信号の電圧しきい値ＶＴＨ２を以下のとおり設定する。
Figure 2024058547000006
Figure 2024058547000007
選択回路３００によって、入力電圧ＶＩＮを第１の電圧しきい値信号の電圧しきい値ＶＴＨ１及び第２の電圧しきい値信号の電圧しきい値ＶＴＨ２と比較し、ＶＩＮ＜ＶＴＨ１の場合、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０の第３のスイッチトランジスタＱ３は閉じられ、第１のスイッチトランジスタＱ１及び第２のスイッチトランジスタＱ２の両方はオフして、そうすると、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０がオンして動作し、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０及び第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０がオフして動作せず、ＶＴＨ１＜ＶＩＮ＜ＶＴＨ２の場合、第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２及び第４のスイッチトランジスタＱ４はいずれも閉じられ、第３のスイッチトランジスタＱ３及び第５のスイッチトランジスタＱ５の両方はオフされ、そうすると、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０はオンして動作し、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０及び第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０はオフして動作せず、ＶＴＨ２＜ＶＩＮの場合、第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２及び第５のスイッチトランジスタＱ５はいずれも閉じられ、第３のスイッチトランジスタＱ３及び第４のスイッチトランジスタＱ４の両方はオフされ、そうすると、第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０がオンして動作し、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０及び第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０はオフして動作しない。
具体的には、図７のように、第１の比例演算増幅サブ回路２１２は、第１の演算増幅器、第９の抵抗器Ｒ９（抵抗値ｒ９）および第１０の抵抗器Ｒ１０（抵抗値ｒ１０）を含み、第２の比例演算増幅サブ回路２２２は、第２の演算増幅器、第１１の抵抗器Ｒ１１（抵抗値ｒ１１）および第１２の抵抗器Ｒ１２（抵抗値ｒ１２）を含み、第３の比例演算増幅サブ回路２３２は、第３の演算増幅器、第１３の抵抗器Ｒ１３（抵抗値ｒ１３）および第１４の抵抗器Ｒ１４（抵抗値ｒ１４）を含む。第１の差動増幅サブ回路２２４は、第４の演算増幅器、第１５の抵抗器Ｒ１５（抵抗値ｒ１５）、第１６の抵抗器Ｒ１６（抵抗値ｒ１６）、第１７の抵抗器Ｒ１７（抵抗値ｒ１７）および第１８の抵抗器Ｒ１８（抵抗値ｒ１８）を含む。第２の差動増幅サブ回路２３４は、第５の演算増幅器、第１９の抵抗器Ｒ１９（抵抗値ｒ１９）、第２０の抵抗器Ｒ２０（抵抗値ｒ２０）、第２１の抵抗器Ｒ２１（抵抗値ｒ２１）および第２２の抵抗器Ｒ２２（抵抗値ｒ２２）を含む。
ＶＩＮ＜ＶＴＨ１の場合、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０の第３のスイッチトランジスタＱ３は閉じられ、第１のスイッチトランジスタＱ１と第２のスイッチトランジスタＱ２の両方はオフして、そうすると、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０がオンして動作し、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０と第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０がオフして動作せず、さらに出力電圧は
Figure 2024058547000008
 となり、なお、出力電圧は必要に応じてバイアスされたり、設計比例で増幅されたりしても良い。
ＶＴＨ１＜ＶＩＮ＜ＶＴＨ２の場合、第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２及び第４のスイッチトランジスタＱ４はいずれも閉じられ、第３のスイッチトランジスタＱ３及び第５のスイッチトランジスタＱ５の両方はオフされ、そうすると、第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０はオンして動作し、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０及び第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０はオフして動作しない。ｒ１５＝ｒ１６＝ｒ１７＝ｒ１８とすると、出力電圧は
Figure 2024058547000009
 となる。電圧出力の連続性を実現するために、ＶＴＨ３電圧は、
Figure 2024058547000010
 として設定される。さらに出力電圧は
Figure 2024058547000011
 となる。
ＶＴＨ２＜ＶＩＮの場合、第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２および第５のスイッチトランジスタＱ５はいずれも閉じられ、第３のスイッチトランジスタＱ３および第４のスイッチトランジスタＱ４の両方はオフされ、そうすると、第３のセグメント電圧調整サブ回路２３０がオンして動作し、第１のセグメント電圧調整サブ回路２１０および第２のセグメント電圧調整サブ回路２２０がオフして動作せず、ｒ１９＝ｒ２０＝ｒ２１＝ｒ２２とすると、
Figure 2024058547000012
 。出力の連続性を実現するために、ＶＴＨ４電圧は、
Figure 2024058547000013
 として設定される。さらに出力電圧は、
Figure 2024058547000014
 となる。
すなわち、入力電圧ＶＩＮの調整が実現されて、出力結果は、
Figure 2024058547000015
 となる。
なお、四つのセグメント、五つのセグメント、六つのセグメント等のマルチセグメントの連続電圧信号調整は、同様の考え方で実現可能である。
上記の実施例では、複数の入力電圧範囲に分割して、入力電圧信号に比較処理を行い、入力電圧信号の電圧振幅値が対応する入力電圧範囲に入ると、対応する電圧調整サブ回路（第１の電圧調整サブ回路、第２の電圧調整サブ回路及び第３の電圧調整サブ回路）をオンにし、これによりマルチセグメント式可適応電圧信号調整を実現する。本出願は電圧信号調整を最適化設計しており、電圧について自動的にセグメント化して調整し、マルチセグメントの電圧調整を柔軟に適応させることで、電圧サンプリング調整の適用サンプリング範囲を増加し、サンプリング精度及び汎用性を向上させる。それにより、電圧サンプリング調整の適用ケースを拡大し、回路の汎用性及びサンプリング調整の正確性を向上させる。
一つの実施例では、上記のいずれかのセグメント式可適応信号調整回路を備える信号測定装置も提供される。
そのうち、上記のセグメント式可適応信号調整回路の具体的な説明は、上述した実施例における説明を参照でき、ここでは説明を省略する。
以上の実施例の各技術的特徴は、任意に組み合わせることが可能であるが、説明を簡単にするために、上記実施例の各技術的特徴の全ての可能な組み合わせについては説明しておらず、しかし、これらの技術的特徴の組み合わせは、矛盾しない限り、本明細書に記載された範囲内であるとみなされるべきである。
上述した実施例は、本出願のいくつかの実施形態を示しているものに過ぎず、それらが比較的に具体的かつ詳細に説明されているが、それによって特許請求の範囲を制限するものとして理解されることはできない。当業者であれば、本出願の概念から逸脱することなくいくつかの変形および改良を行うこともでき、それらのすべてが本出願による保護範囲に含まれることに留意されたい。したがって、本特許出願による保護範囲は、添付の特許請求の範囲に準じるものとすべきである。

Claims (10)

  1. 少なくとも二つの電圧しきい値サブ回路を含み、各前記電圧しきい値サブ回路が対応する電圧しきい値信号を出力するように構成され、各前記電圧しきい値信号に大きさの異なるしきい値が予め設定されているセグメント電圧しきい値回路と、
    複数のセグメント電圧調整サブ回路を含み、各前記セグメント電圧調整サブ回路が対応するオン信号に応じて、入力電圧信号を調整して、出力電圧信号を得るように構成されるセグメント電圧調整回路と、
    前記セグメント電圧しきい値回路と前記セグメント電圧調整回路にそれぞれ接続され、前記入力電圧信号と各前記電圧しきい値信号とを受信して、前記入力電圧信号の電圧値と各前記電圧しきい値信号のしきい値とを比較し、比較結果に応じて、対応するオン信号を出力するように構成される選択回路と、
    を備えることを特徴とするセグメント式可適応信号調整回路。
  2. 前記セグメント電圧しきい値回路は少なくとも第１のセグメント電圧しきい値サブ回路及び第２のセグメント電圧しきい値サブ回路を含み、前記第１のセグメント電圧しきい値サブ回路が第１の電圧しきい値信号を出力するように構成され、前記第２のセグメント電圧しきい値サブ回路は第２の電圧しきい値信号を出力するように構成され、前記第１の電圧しきい値信号のしきい値が前記第２の電圧しきい値信号のしきい値より小さいものであり、
    前記セグメント電圧調整回路は少なくとも第１のセグメント電圧調整サブ回路、第２のセグメント電圧調整サブ回路及び第３のセグメント電圧調整サブ回路を含み、前記第１のセグメント電圧調整サブ回路が受信した第１のオン信号に応じて、前記入力電圧信号を調整して、第１の出力電圧信号を出力するように構成され、前記第２のセグメント電圧調整サブ回路が受信した第２のオン信号に応じて、前記入力電圧信号を調整して、第２の出力電圧信号を出力するように構成され、前記第３のセグメント電圧調整サブ回路が受信した第３のオン信号に応じて、前記入力電圧信号を調整して、第３の出力電圧信号を出力するように構成され、
    前記選択回路は、入力電圧信号、前記第１の電圧しきい値信号及び前記第２の電圧しきい値信号を受信するように構成され、前記選択回路はさらに、前記入力電圧信号の電圧値が前記第１の電圧しきい値信号のしきい値よりも小さい場合に、前記第１のオン信号を出力し、前記入力電圧信号の電圧値が前記第１の電圧しきい値信号のしきい値よりも大きく、かつ、前記第２の電圧しきい値信号のしきい値よりも小さい場合に、前記第２のオン信号を出力し、前記入力電圧信号の電圧値が前記第２の電圧しきい値信号のしきい値よりも大きい場合に、前記第３のオン信号を出力するように構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載のセグメント式可適応信号調整回路。
  3. 前記選択回路は第１の比較器、第２の比較器、第３の比較器、第４の比較器、第１のスイッチトランジスタ及び第２のスイッチトランジスタを含み、
    前記第１の比較器の第１の入力端は前記入力電圧信号を受信するために用いられ、前記第１の比較器の第２の入力端は前記第１のセグメント電圧しきい値サブ回路の出力端に接続され、前記第１の比較器の出力端は第１のセグメント電圧調整サブ回路に接続され、前記第１のセグメント電圧しきい値サブ回路の電源端は直流電力供給電源に接続するために用いられ、
    前記第２の比較器の第１の入力端は前記第１のセグメント電圧しきい値サブ回路の出力端に接続され、前記第２の比較器の第２の入力端は前記入力電圧信号を受信するために用いられ、前記第２の比較器の出力端は前記第１のスイッチトランジスタのゲート、前記第２のスイッチトランジスタのゲートにそれぞれ接続され、
    前記第３の比較器の第１の入力端は前記第２のセグメント電圧しきい値サブ回路の出力端に接続され、前記第３の比較器の第２の入力端は前記第１のスイッチトランジスタのソースに接続され、前記第３の比較器の出力端は前記第３のセグメント電圧調整サブ回路に接続され、
    前記第４の比較器の第１の入力端は前記第１のスイッチトランジスタのソースに接続され、前記第４の比較器の第２の入力端は前記第２のセグメント電圧しきい値サブ回路の出力端に接続され、前記第４の比較器の出力端は前記第２のセグメント電圧調整サブ回路に接続され、
    前記第１のスイッチトランジスタのドレインは前記入力電圧信号を受け入れるために用いられ、前記第２のスイッチトランジスタのドレインは前記直流電力供給電源に接続され、前記第２のスイッチトランジスタのソースは前記第２のセグメント電圧しきい値サブ回路の電源端に接続されることを特徴とする請求項２に記載のセグメント式可適応信号調整回路。
  4. 前記第１のセグメント電圧しきい値サブ回路は第１の抵抗器及び第２の抵抗器を含み、
    前記第１の抵抗器の第１の端は前記直流電力供給電源に接続され、前記第１の抵抗器の第２の端は前記第２の抵抗器の第１の端に接続され、前記第２の抵抗器の第２の端はアースに接続され、前記第１の比較器の第２の入力端、前記第２の比較器の第１の入力端はそれぞれ前記第１の抵抗器の第２の端と前記第２の抵抗器の第１の端との間に接続されることを特徴とする請求項３に記載のセグメント式可適応信号調整回路。
  5. 前記第２のセグメント電圧しきい値サブ回路は第３の抵抗器及び第４の抵抗器を含み、
    前記第３の抵抗器の第１の端は前記第２のスイッチトランジスタのソースに接続され、前記第３の抵抗器の第２の端は前記第４の抵抗器の第１の端に接続され、前記第４の抵抗器の第２の端はアースに接続され、前記第３の比較器の第１の入力端、前記第４の比較器の第２の入力端はそれぞれ前記第３の抵抗器の第２の端と前記第４の抵抗器の第１の端との間に接続されることを特徴とする請求項４に記載のセグメント式可適応信号調整回路。
  6. 前記第１のセグメント電圧調整サブ回路は第３のスイッチトランジスタ及び第１の比例演算増幅サブ回路を含み、
    前記第３のスイッチトランジスタのゲートは前記第１の比較器の出力端に接続され、前記第３のスイッチトランジスタのドレインは前記入力電圧信号を受け入れるために用いられ、前記第３のスイッチトランジスタのソースは前記第１の比例演算増幅サブ回路の非反転入力端に接続され、前記第１の比例演算増幅サブ回路の出力端は第１の比例増幅電圧信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のセグメント式可適応信号調整回路。
  7. 前記第２のセグメント電圧調整サブ回路は第４のスイッチトランジスタ、第２の比例演算増幅サブ回路、第１の差動増幅サブ回路及び第１の連続出力調節回路を含み、
    前記第４のスイッチトランジスタのゲートは前記第４の比較器の出力端に接続され、前記第４のスイッチトランジスタのドレインは前記入力電圧信号を受け入れるために用いられ、前記第４のスイッチトランジスタのソースは前記第２の比例演算増幅サブ回路の非反転入力端に接続され、前記第２の比例演算増幅サブ回路の出力端は前記第１の差動増幅サブ回路の非反転入力端に第２の比例増幅電圧信号を伝送するように構成され、前記第１の差動増幅サブ回路の反転入力端は前記第１の連続出力調節回路に接続され、前記第１の差動増幅サブ回路の出力端は調節された第２の比例増幅電圧信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項６に記載のセグメント式可適応信号調整回路。
  8. 前記第３のセグメント電圧調整サブ回路は第５のスイッチトランジスタ、第３の比例演算増幅サブ回路、第２の差動増幅サブ回路及び第２の連続出力調節回路を含み、
    前記第５のスイッチトランジスタのゲートは前記第３の比較器の出力端に接続され、前記第５のスイッチトランジスタのドレインは前記入力電圧信号を受け入れるために用いられ、前記第５のスイッチトランジスタのソースは前記第３の比例演算増幅サブ回路の非反転入力端に接続され、前記第３の比例演算増幅サブ回路の出力端は前記第２の差動増幅サブ回路の非反転入力端に第３の比例増幅電圧信号を伝送するように構成され、前記第２の差動増幅サブ回路の反転入力端は前記第２の連続出力調節回路に接続され、前記第２の差動増幅サブ回路の出力端は調節された第３の比例増幅電圧信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項７に記載のセグメント式可適応信号調整回路。
  9. 前記第１の連続出力調節回路は第５の抵抗器及び第６の抵抗器を含み、前記第２の連続出力調節回路は第７の抵抗器及び第８の抵抗器を含み、
    前記第５の抵抗器の第１の端は前記直流電力供給電源に接続され、前記第５の抵抗器の第２の端は前記第６の抵抗器の第１の端に接続され、前記第６の抵抗器の第２の端はアースに接続され、前記第１の差動増幅サブ回路の反転入力端は前記第５の抵抗器の第２の端と前記第６の抵抗器の第１の端との間に接続され、
    前記第７の抵抗器の第１の端は前記直流電力供給電源に接続され、前記第７の抵抗器の第２の端は前記第８の抵抗器の第１の端に接続され、前記第８の抵抗器の第２の端はアースに接続され、前記第２の差動増幅サブ回路の反転入力端は前記第７の抵抗器の第２の端と前記第８の抵抗器の第１の端との間に接続されることを特徴とする請求項８に記載のセグメント式可適応信号調整回路。
  10. 請求項１から５のいずれか一項に記載のセグメント式可適応信号調整回路を備えることを特徴とする信号測定装置。
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