JPH04212072A - アナログ電気信号のディジタル測定回路 - Google Patents
アナログ電気信号のディジタル測定回路Info
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- JPH04212072A JPH04212072A JP2418732A JP41873290A JPH04212072A JP H04212072 A JPH04212072 A JP H04212072A JP 2418732 A JP2418732 A JP 2418732A JP 41873290 A JP41873290 A JP 41873290A JP H04212072 A JPH04212072 A JP H04212072A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/18—Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging
- H03M1/181—Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging in feedback mode, i.e. by determining the range to be selected from one or more previous digital output values
- H03M1/183—Automatic control for modifying the range of signals the converter can handle, e.g. gain ranging in feedback mode, i.e. by determining the range to be selected from one or more previous digital output values the feedback signal controlling the gain of an amplifier or attenuator preceding the analogue/digital converter
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】本発明は電気信号のディジタル値を与える
測定回路に係る。
測定回路に係る。
【０００２】測定すべき電気信号は最大値と最小値との
間で種々の値をとり得るアナログ信号である。最大値と
最小値との比はこの信号のパワーを規定する。したがっ
て、このような信号のディジタル測定値を得るためには
、信号のパワーよリも大きい固有パワーを有するアナロ
グ−ディジタル変換器を使用することが知られている。 変換器のパワーは信号のパワーとして規定され、生成可
能な最大数に対応し、最小数は１単位に対応する。 したがって、パワーは該変換器のビット数に依存する。
間で種々の値をとり得るアナログ信号である。最大値と
最小値との比はこの信号のパワーを規定する。したがっ
て、このような信号のディジタル測定値を得るためには
、信号のパワーよリも大きい固有パワーを有するアナロ
グ−ディジタル変換器を使用することが知られている。 変換器のパワーは信号のパワーとして規定され、生成可
能な最大数に対応し、最小数は１単位に対応する。 したがって、パワーは該変換器のビット数に依存する。
【０００３】信号が例えば８ビツト変換器に対応する比
較的小さいパワーを有するとき、この型の変換器は普及
されており、経済的であるのでこの方法は好適である。 これに対して信号がより大きいパワーを有する場合、よ
り大きいパワー（例えば１２ビット）を有する変換器を
使用するので非常に費用がかかることは明らかである。
較的小さいパワーを有するとき、この型の変換器は普及
されており、経済的であるのでこの方法は好適である。 これに対して信号がより大きいパワーを有する場合、よ
り大きいパワー（例えば１２ビット）を有する変換器を
使用するので非常に費用がかかることは明らかである。
【０００４】この方法は有利ではないので、特に米国特
許第４３８３２４７号に記載されているような別の方法
が開発され、この方法によると電気信号を受け取つて低
パワーのアナログ−ディジタル変換器に転送する可変利
得増幅器を使用し、該変換器から発生されるディジタル
データが利得の値を決定する。したがって、利得の制御
は制御ループで行われ、このような装置は被制御システ
ムに固有の既知の制限がある。
許第４３８３２４７号に記載されているような別の方法
が開発され、この方法によると電気信号を受け取つて低
パワーのアナログ−ディジタル変換器に転送する可変利
得増幅器を使用し、該変換器から発生されるディジタル
データが利得の値を決定する。したがって、利得の制御
は制御ループで行われ、このような装置は被制御システ
ムに固有の既知の制限がある。
【０００５】そこで、本発明の目的は可変利得増幅器と
アナログ−ディジタル変換器とを備える電気信号のディ
ジタル値を与える測定回路を提供することであり、該回
路は制御ループを使用しない。
アナログ−ディジタル変換器とを備える電気信号のディ
ジタル値を与える測定回路を提供することであり、該回
路は制御ループを使用しない。
【０００６】本発明のアナログ電気信号のディジタル測
定回路は測定信号を発生するものであり、この電気信号
を受け取り且つ制御信号により制御される利得を有する
増幅器と、該増幅器に後続して配置されており、ディジ
タルデータを発生する少なくとも１つのアナログ−ディ
ジタル変換器と、利得が少なくとも２つの値をとり得る
ように該制御信号を発生するための制御ユニットとを備
えており、該制御ユニットが測定サイクル中に少なくと
も２つの状態で順次この制御信号を発生し、２つの状態
に対応するディジタルデータの値を記憶し、ディジタル
データの値から測定信号を発生するための手段を備える
ことを特徴とする。
定回路は測定信号を発生するものであり、この電気信号
を受け取り且つ制御信号により制御される利得を有する
増幅器と、該増幅器に後続して配置されており、ディジ
タルデータを発生する少なくとも１つのアナログ−ディ
ジタル変換器と、利得が少なくとも２つの値をとり得る
ように該制御信号を発生するための制御ユニットとを備
えており、該制御ユニットが測定サイクル中に少なくと
も２つの状態で順次この制御信号を発生し、２つの状態
に対応するディジタルデータの値を記憶し、ディジタル
データの値から測定信号を発生するための手段を備える
ことを特徴とする。
【０００７】更に、アナログ電気信号のディジタル測定
回路において、測定信号は利得の少なくとも２つの値に
関連するディジタルデータ（Ｎ）の平均値から計算され
る。
回路において、測定信号は利得の少なくとも２つの値に
関連するディジタルデータ（Ｎ）の平均値から計算され
る。
【０００８】電気信号のディジタル測定回路の一実施態
様によると、制御ユニットは飽和閾値をメモリに保持し
、増幅器の利得Ｇ１のために変換器からの値Ｎ１を記憶
し、増幅器の利得Ｇ２（Ｇ１＜Ｇ２）のために変換器か
らの値Ｎ２を記憶し、Ｎ２が飽和閾値よりも大きい場合
はＮ１／Ｇ１に等しく、逆の場合はＮ２／Ｇ２に等しい
測定信号を発生する。
様によると、制御ユニットは飽和閾値をメモリに保持し
、増幅器の利得Ｇ１のために変換器からの値Ｎ１を記憶
し、増幅器の利得Ｇ２（Ｇ１＜Ｇ２）のために変換器か
らの値Ｎ２を記憶し、Ｎ２が飽和閾値よりも大きい場合
はＮ１／Ｇ１に等しく、逆の場合はＮ２／Ｇ２に等しい
測定信号を発生する。
【０００９】アナログ電気信号のディジタル測定回路は
、制御ユニットが２つのディジタル値の二乗の和の平方
根をとることによりディジタルデータを生成するような
位相又は周波数変調された正弦波信号の測定に適用する
と有利であり、これらのディジタル値は２つのベースバ
ンド信号の一方を直角位相復調器から夫々受け取る２つ
のアナログ−ディジタル変換器に由来し、該復調器は増
幅器を介して正弦波信号を受け取る。
、制御ユニットが２つのディジタル値の二乗の和の平方
根をとることによりディジタルデータを生成するような
位相又は周波数変調された正弦波信号の測定に適用する
と有利であり、これらのディジタル値は２つのベースバ
ンド信号の一方を直角位相復調器から夫々受け取る２つ
のアナログ−ディジタル変換器に由来し、該復調器は増
幅器を介して正弦波信号を受け取る。
【００１０】本発明のその他の目的及び特徴は添付図面
に関する以下の非限定的な実施例の説明から明らかにな
ろう。
に関する以下の非限定的な実施例の説明から明らかにな
ろう。
【００１１】なお、２つの図面に共通のエレメントには
同一の参照符号を付した。
同一の参照符号を付した。
【００１２】
【実施例】本発明は可変信号に適用されるが、まず最初
は信号が測定時間中、一定の値を維持すると仮定しよう
。
は信号が測定時間中、一定の値を維持すると仮定しよう
。
【００１３】図１に示すディジタル測定回路はアナログ
入力信号Ｉを受信し、ディジタル形態の測定信号Ｍを発
生する。該回路は主に、増幅器１と、これに後続して配
置されているアナログ−ディジタル変換器２と、該変換
器に後続して配置されている制御ユニット３とを備える
。
入力信号Ｉを受信し、ディジタル形態の測定信号Ｍを発
生する。該回路は主に、増幅器１と、これに後続して配
置されているアナログ−ディジタル変換器２と、該変換
器に後続して配置されている制御ユニット３とを備える
。
【００１４】入力信号Ｉは最大値Ｉｍと最小値ＩＭとの
間を変動する。
間を変動する。
【００１５】増幅器１は制御信号Ｃにより不連続に制御
することが可能な利得を有する回路である。このような
回路は既知であり、例えば演算増幅器と抵抗列とから構
成されており、これらの抵抗を切り替えて利得を変化さ
せるように構成されている。増幅器はまた、減衰量の可
変な減衰器を後続又は先行する位置に備える固定利得増
幅器であってもよい。更に、図面では単一モジユールと
して示したが、この可変増幅器を測定系に沿って配置さ
れた複数のエレメントに物理的に分割することができ、
各エレメントは可変利得又は可変減衰を有し得る。図例
ではこの増幅器１は単一であり、２つの利得の値Ｇ１及
びＧ２（Ｇ１＜Ｇ２）をとり得る。
することが可能な利得を有する回路である。このような
回路は既知であり、例えば演算増幅器と抵抗列とから構
成されており、これらの抵抗を切り替えて利得を変化さ
せるように構成されている。増幅器はまた、減衰量の可
変な減衰器を後続又は先行する位置に備える固定利得増
幅器であってもよい。更に、図面では単一モジユールと
して示したが、この可変増幅器を測定系に沿って配置さ
れた複数のエレメントに物理的に分割することができ、
各エレメントは可変利得又は可変減衰を有し得る。図例
ではこの増幅器１は単一であり、２つの利得の値Ｇ１及
びＧ２（Ｇ１＜Ｇ２）をとり得る。
【００１６】アナログ−ディジタル変換器２は検出可能
な最小の信号に相当する感度Ｓを有する。該変換器はパ
ワーＤを有しており、即ちＳとＳ．Ｄとの間に含まれる
全信号を微分することができる。該変換器はディジタル
値Ｎを発生する。
な最小の信号に相当する感度Ｓを有する。該変換器はパ
ワーＤを有しており、即ちＳとＳ．Ｄとの間に含まれる
全信号を微分することができる。該変換器はディジタル
値Ｎを発生する。
【００１７】発生される種々のディジタル値は入力信号
Ｉの規格を考慮して所定の関係： Ｉｍ・Ｇ２≧Ｓ ＩＭ・Ｇ１≦Ｓ．Ｄ を満足しなければならない。
Ｉの規格を考慮して所定の関係： Ｉｍ・Ｇ２≧Ｓ ＩＭ・Ｇ１≦Ｓ．Ｄ を満足しなければならない。
【００１８】制御ユニット３は入力信号の値であるディ
ジタル測定信号Ｍを発生する。測定が行われる観測時間
間隔は測定サイクルを規定する４部分に分割され、第１
の部分では、制御ユニットは増幅器１に利得Ｇ１を割り
当てる制御信号Ｃを発生し、次に制御ユニットは変換器
２からの値Ｎ１を記憶し第３の部分で制御ユニットは制
御信号Ｃを介して増幅器の利得を値Ｇ２に切り替え、最
後に変換器２からの値Ｎ２を記憶する。
ジタル測定信号Ｍを発生する。測定が行われる観測時間
間隔は測定サイクルを規定する４部分に分割され、第１
の部分では、制御ユニットは増幅器１に利得Ｇ１を割り
当てる制御信号Ｃを発生し、次に制御ユニットは変換器
２からの値Ｎ１を記憶し第３の部分で制御ユニットは制
御信号Ｃを介して増幅器の利得を値Ｇ２に切り替え、最
後に変換器２からの値Ｎ２を記憶する。
【００１９】制御ユニットは更に飽和閾値をメモリに保
持しており、値Ｎ２はこの閾値に比較される。Ｎ２がこ
の閾値よりも大きいならば、測定は無効であると宣言さ
れ、制御ユニットはＮ１／Ｇ１に等しい測定信号Ｍを発
生する。そうでないならば、制御ユニットはＮ２／Ｇ２
の値の信号を発生する。本発明の範囲内で制御ユニット
は他の任意の方法で制御信号を発生することができる。 制御ユニットは例えば２つの所定の値の間に含まれる全
入力信号Ｉに単一の値を対応させることができる。
持しており、値Ｎ２はこの閾値に比較される。Ｎ２がこ
の閾値よりも大きいならば、測定は無効であると宣言さ
れ、制御ユニットはＮ１／Ｇ１に等しい測定信号Ｍを発
生する。そうでないならば、制御ユニットはＮ２／Ｇ２
の値の信号を発生する。本発明の範囲内で制御ユニット
は他の任意の方法で制御信号を発生することができる。 制御ユニットは例えば２つの所定の値の間に含まれる全
入力信号Ｉに単一の値を対応させることができる。
【００２０】したがって、４８ｄＢのパワーを有する８
ビット変換器を使用することにより、６４ｄＢのパワー
の入力信号を測定することができ、通常ではこのような
信号を測定するには１１ビット変換器を使用することが
必要であった。この構造によると、ＧｌとＧ２との偏差
が４８ｄＢであったとするなら、ディジタル測定回路は
９６ｄＢのパワーの入力信号を理論的に許容し得るとい
う点に留意すべきである。この構造は増幅器１を３以上
の利得に切り替えることができる場合にも容易に適応で
きる。更に、８ビット変換器の使用は限定的ではない。
ビット変換器を使用することにより、６４ｄＢのパワー
の入力信号を測定することができ、通常ではこのような
信号を測定するには１１ビット変換器を使用することが
必要であった。この構造によると、ＧｌとＧ２との偏差
が４８ｄＢであったとするなら、ディジタル測定回路は
９６ｄＢのパワーの入力信号を理論的に許容し得るとい
う点に留意すべきである。この構造は増幅器１を３以上
の利得に切り替えることができる場合にも容易に適応で
きる。更に、８ビット変換器の使用は限定的ではない。
【００２１】以上、制御ユニット３が所与の利得値でた
だ１回しか獲得しないと見なすことにより本発明を説明
した。例えば変換器のサンプリング周波数を操作するこ
とにより観測時間間隔中におけるこの獲得回数を増やす
ことにより、測定の信頼性を高めることができる。この
とき、制御ユニットは平均値である結果を発生する。
だ１回しか獲得しないと見なすことにより本発明を説明
した。例えば変換器のサンプリング周波数を操作するこ
とにより観測時間間隔中におけるこの獲得回数を増やす
ことにより、測定の信頼性を高めることができる。この
とき、制御ユニットは平均値である結果を発生する。
【００２２】ここまで、入力信号Ｉは観測時間間隔中一
定であると仮定した。本発明はそうでない場合にも適用
される。
定であると仮定した。本発明はそうでない場合にも適用
される。
【００２３】例えば周期信号のピーク値を測定する場合
、この信号はディジタル測定回路に入力する以前に既知
のピーク検出回路に注入される。
、この信号はディジタル測定回路に入力する以前に既知
のピーク検出回路に注入される。
【００２４】本発明は、位相又は周波数変調された正弦
波信号のレベルを測定する必要がある場合に適用すると
特に有利である。
波信号のレベルを測定する必要がある場合に適用すると
特に有利である。
【００２５】図２に概略的に示すこのような適用の場合
、この信号Ｓは上記と同一の増幅器１に注入される。 この増幅器に後続して直角位相復調器２０が配置されて
おり、該復調器は増幅信号Ｓを受け取り、信号Ｓの搬送
周波数に対してπ／２位相のずれた２つのベースバンド
信号Ｊ，Ｑを発生する。これらの信号Ｊ，Ｑはディジタ
ルデータＤ，Ｄ’を発生する図１の変換器２と同一の２
つのアナログ−ディジタル変換器２１，２２に夫々注入
される。
、この信号Ｓは上記と同一の増幅器１に注入される。 この増幅器に後続して直角位相復調器２０が配置されて
おり、該復調器は増幅信号Ｓを受け取り、信号Ｓの搬送
周波数に対してπ／２位相のずれた２つのベースバンド
信号Ｊ，Ｑを発生する。これらの信号Ｊ，Ｑはディジタ
ルデータＤ，Ｄ’を発生する図１の変換器２と同一の２
つのアナログ−ディジタル変換器２１，２２に夫々注入
される。
【００２６】これらのディジタルデータを受け取る制御
ユニッ卜３１は、Ｄ及びＤ’の二乗の和の平方根をとる
ことにより予め規定されたディジタル値Ｎを生成し、こ
れは入力信号の正弦波特性に由来する。次に、既述手順
にしたがってディジタル処理が実施される。
ユニッ卜３１は、Ｄ及びＤ’の二乗の和の平方根をとる
ことにより予め規定されたディジタル値Ｎを生成し、こ
れは入力信号の正弦波特性に由来する。次に、既述手順
にしたがってディジタル処理が実施される。
【００２７】本発明は変調周波数が搬送周波数よりも著
しく低いという条件で適用される。実際に、入力信号Ｓ
はこの搬送周波数の４分の１周期に等しい時間中、同相
を維持すると見なす必要がある。この仮定により導入さ
れる誤差は測定信号Ｍが多数の獲得データの平均の結果
である場合に著しく減少され、この点についても本発明
が適応できることは上記に規定した通りである。
しく低いという条件で適用される。実際に、入力信号Ｓ
はこの搬送周波数の４分の１周期に等しい時間中、同相
を維持すると見なす必要がある。この仮定により導入さ
れる誤差は測定信号Ｍが多数の獲得データの平均の結果
である場合に著しく減少され、この点についても本発明
が適応できることは上記に規定した通りである。
【図１】 本発明のアナログ電気信号のディジタル測
定回路の第１の実施態様を示す説明図である。
定回路の第１の実施態様を示す説明図である。
【図２】 該ディジタル測定回路の適用例を示す説明
図である。
図である。
Ｍ 測定信号
Ｉ 電気信号
Ｃ 制御信号
Ｎ ディジタルデータ
Ｓ 正弦波信号
１ 増幅器
２，２１，２２ アナログ−ディジタル変換器３，３
１ 制御ユニット
１ 制御ユニット
Claims (4)
- 【請求項１】 測定信号を発生するアナログ電気信号
のディジタル測定回路であって、該回路は、アナログ電
気信号を受け取り且つ制御信号により制御される利得を
有する増幅器と、該増幅器に後続して配置されており、
ディジタルデータを発生する少なくとも１つのアナログ
−ディジタル変換器と、該利得が少なくとも２つの値を
とり得るように少なくとも２つの状態で前記制御信号を
発生するための制御ユニットとを備えており、該制御ユ
ニットが測定サイクル中に少なくともその２つの状態で
順次該制御信号を発生し、該状態に対応する該ディジタ
ルデータの値を記憶し、ディジタルデータの該値から該
測定信号を発生するための手段を備えることを特徴とす
るアナログ電気信号のディジタル測定回路。 - 【請求項２】 該測定信号が該利得の少なくとも２つ
の値に関連する該ディジタルデータの平均値から計算さ
れることを特徴とする請求項１に記載のアナログ電気信
号のディジタル測定回路。 - 【請求項３】 該制御ユニットが飽和閾値をメモリに
保持し、該増幅器の利得Ｇ１のために該変換器からの値
Ｎ１を記憶し、該増幅器の利得Ｇ２（Ｇ１＜Ｇ２）のた
めに該変換器からの値Ｎ２を記憶し、Ｎ２が該飽和閾値
よりも大きい場合はＮＩ／ＧＩに等しく、逆の場合はＮ
２／Ｇ２に等しい測定信号を発生することを特徴とする
請求項１又は２に記載のアナログ電気信号のディジタル
測定回路。 - 【請求項４】 該制御ユニットが２つのディジタル値
の二乗の和の平方根をとることにより該ディジタルデー
タを生成し、該ディジタル値が２つのベースバンド信号
の一方を直角位相復調器から夫々受け取る該２つのアナ
ログ−ディジタル変換器に由来し、該復調器が該増幅器
を介して該正弦波信号を受け取ることを特徴とする位相
又は周波数変調された正弦波信号の測定に用いられる請
求項１から３のいずれか一項に記載のアナログ電気信号
のディジタル測定回路前記適用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9000088 | 1990-01-05 | ||
| FR9000088A FR2656930B1 (fr) | 1990-01-05 | 1990-01-05 | Circuit de mesure numerique d'un signal electrique. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04212072A true JPH04212072A (ja) | 1992-08-03 |
| JP3547144B2 JP3547144B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=9392547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41873290A Expired - Fee Related JP3547144B2 (ja) | 1990-01-05 | 1990-12-28 | アナログ電気信号のディジタル測定回路 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5146155A (ja) |
| EP (1) | EP0436222B1 (ja) |
| JP (1) | JP3547144B2 (ja) |
| AT (1) | ATE133522T1 (ja) |
| AU (1) | AU636940B2 (ja) |
| DE (1) | DE69025050T2 (ja) |
| DK (1) | DK0436222T3 (ja) |
| ES (1) | ES2081905T3 (ja) |
| FI (1) | FI105854B (ja) |
| FR (1) | FR2656930B1 (ja) |
| GR (1) | GR3019202T3 (ja) |
| NO (1) | NO302445B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7466253B2 (en) | 2006-08-03 | 2008-12-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Integrated circuit, self-test method for the integrated circuit, and optical disc apparatus including the integrated circuit |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2648554B2 (ja) * | 1992-08-13 | 1997-09-03 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | Ｐｒｍｌディスク駆動システムの非同期ゲイン調整方法および装置 |
| US5451948A (en) * | 1994-02-28 | 1995-09-19 | Cubic Communications, Inc. | Apparatus and method for combining analog and digital automatic gain control in receivers with digital signal processing |
| US5606318A (en) * | 1994-09-30 | 1997-02-25 | Honeywell Inc. | Apparatus for conversion of scaled binary data |
| US5835050A (en) * | 1995-11-03 | 1998-11-10 | Lecroy Corporation | Multi-range analog-to-digital converter with multi-range switching |
| JP2001257592A (ja) * | 2000-03-09 | 2001-09-21 | Mitsubishi Electric Corp | 計測装置 |
| US6424221B1 (en) | 2000-06-19 | 2002-07-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Programmable gain amplifier for use in data network |
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| EP1524571B1 (en) * | 2002-07-10 | 2011-04-20 | Marvell World Trade Ltd. | Control system for an output regulator |
| US6977492B2 (en) | 2002-07-10 | 2005-12-20 | Marvell World Trade Ltd. | Output regulator |
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| CN103472285A (zh) * | 2013-09-30 | 2013-12-25 | 常熟市明阳电器安装工程有限公司 | 一种电器异常电流检测仪 |
| CN104333354A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-02-04 | 哈尔滨工业大学 | 卫星火工品脉冲信号变换电路 |
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