TWI420115B - 高準度電壓峰值偵測器 - Google Patents

Description

高準度電壓峰值偵測器

本發明係有關於一種電壓峰值偵測器，特別係有關於一種具高精準度之電壓峰值偵測器。

請參閱第2圖，習知電壓峰值偵測器200係包含一類比峰值偵測電路210、一類比數位轉換單元220、數位峰值偵側電路230、一控制系統240及一數位類比轉換單元250，該類比峰值偵側電路210係可接收一輸入訊號並能對該輸入訊號進行峰值偵測，且輸出一峰值訊號，該峰值訊號透過該數位類比轉換單元220轉換成數位訊號，再藉由該數位峰值偵測電路230接收該數位訊號，該控制系統係用以控制該類比峰值偵測電路210、該數位類比轉換單元220及該數位峰值偵側電路230之動作，最後將輸出之數位訊號輸送至該數位類比轉換單元250並轉換成類比訊號，以達成峰值偵測之動作，惟，其輸出之類比訊號無法完全追蹤輸入訊號的峰值，在每個週期中的輸入訊號之波峰將因為經由該些電路與系統而使得其與輸出訊號產生落差，導致精準度受到影響。

本發明之主要目的係在於提供一種高精準度電壓峰值偵測器，其係包含一第一類比緩衝器、一低通濾波器、一放大器、一第二類比緩衝器、一比較器、一第三類比緩衝器、充電電晶體、一充電電容、一正反器、一第一開關、一第二開關及一第一重置訊號端，其中該第一 類比緩衝器係具有一電壓訊號輸入端，該低通濾波器係電性連接該第一類比緩衝器，該放大器係電性連接該低通濾波器，該第二類比緩衝器係具有一第一峰值端且電性連接該放大器，該比較器係具有一第一正極端、第一負極端及一第一輸出端且電性連接該第二類比緩衝器，該第三類比緩衝器係具有一第二峰值端且電性連接該比較器之該第一負極端，該充電電晶體係電性連接該比較器之該第一輸出端，該充電電容係具有一連結端且電性連接該充電電晶體及該比較器之該第一負極端，該正反器係具有一時脈訊號端及一訊號輸出端，該時脈訊號端係電性連接該比較器之該第一輸出端，該第一開關係電性連接該放大器之該第一輸出端，該第二開關係電性連接該第一開關、該比較器之該第一負極端及該充電電容，該第一重置訊號端係電性連接該第一開關及該第二開關。本發明係藉由該第一類比緩衝器、該低通濾波器之訊號處理而使得輸入訊號能夠趨近直流特性，因此可有效降低該放大器及比較器之規格需求，此外，本發明藉由該放大器、該正反器、該充電電晶體及該充電電容之電路設計，可使得該第二峰值端能有效追蹤該電壓訊號輸入端之訊號峰值，當該訊號輸出端為高電位時，該第二峰值端會跟隨該第一峰值端之峰值，之後，當該第一峰值端之電位下降時，該比較器之該第一正極端係因其電位小於該第一負極端而輸出低電位，此時該第二峰值端會維持原來存取之峰值，而不再跟隨該第一峰值端之電位。

請參閱第1圖，其係本發明之一較佳實施例，一種高精準度電壓峰值偵測器100，係包含一第一類比緩衝器110、一低通濾波器120、一放大器130、一第二類比緩衝器140、一比較器150、一第三類比緩衝器160、充電電晶體170、一充電電容180、一正反器190、一第一開關SW1、一第二開關SW2及一第一重置訊號端T1，其中該第一類比緩衝器110係具有一電壓訊號輸入端111，其係用以接收來自FPW蛋白質感測器(圖未繪出)之感測訊號，該低通濾波器120係電性連接該第一類比緩衝器110，該放大器130係電性連接該低通濾波器120，該第二類比緩衝器140係具有一第一峰值端141且電性連接該放大器130，該比較器150係具有一第一正極端151、一第一負極端152及一第一輸出端153，且該比較器150係電性連接該第二類比緩衝器140及該放大器130，該第三類比緩衝器160係具有一第二峰值端161且電性連接該比較器150之該第一負極端152，在本實施例中，該第一緩衝器110、該第二緩衝器140及該第三緩衝器160係用以提升電路的驅動能力，該充電電晶體170係電性連接該比較器150之該第一輸出端153，該充電電容180係具有一連結端181，該連結端181係電性連接該充電電晶體170及該比較器150之該第一負極端152，該正反器190係具有一時脈訊號端191、一訊號輸出端192及一重置端193，該時脈訊號端191係電性連接該比較器150之該第一輸出端153，該第一開關SW1係電性連接該放大器130之該第二輸出端133，該第二開關SW2係電性連接該第一開關SW1、該比較器150之該第一負極端152及該充電電容180之 該連結端181，該第一重置訊號端T1係電性連接該第一開關SW1及該第二開關SW2。

請再參閱第1圖，該高精準度電壓峰值偵測器100係另具有一偏壓調整端B，該偏壓調整端B係電性連接該第一類比緩衝器110之該電壓訊號輸入端111，該偏壓調整端B係用以拉升該電壓訊號輸入端111之直流電位，此外，該高精準度電壓峰值偵測器100係另具有一第一電阻R1及一第二電阻R2，該放大器130係具有一第二正極端131、一第二負極端132及一第二輸出端133，該第一電阻R1及該第二電阻R2之一端係電性連接該第二負極端132，該低通濾波器120係電性連接該第二正極端131，該第二電阻R2之另一端係電性連接該第一開關SW1、該放大器130之該第二輸出端133及該第二類比緩衝器140，又，該高精準度電壓峰值偵測器100係另具有一或閘G，該或閘G係具有一第二重置訊號端T2，該或閘G係電性連接該重置端193及該第一重置訊號端T1，此外，該高準度電壓峰值偵測器100另具有一第三開關SW3，該第三開關SW3係電性連接該比較器150之該第一輸出端153、該或閘G及該正反器190之該重置端193，該第一重置訊號端T1之功能是藉由該第二開關SW2及該第三開關SW3而使電路中的節點歸零，以避免產生初始浮動值，此外，該第二重置訊號端T2之功能是當電壓峰值偵測器100完成運作後，可藉由該第三開關SW3切換而使該正反器190及該放大器130之第二輸出端133歸零，且能使該充電電晶體170停止充電。

請再參閱第1圖，當該電壓訊號輸入端111接收FPW蛋白質感測器之感測訊號時，其感測訊號係經由該第一類 比緩衝器110濾除感測訊號之下半部，接著輸入至該低通濾波器120將高頻訊號濾除而留下近似直流的波形，此波形與所接收到之感測訊號有相同的趨勢，此外，濾波的動作能夠使該放大器130及該比較器150之規格有效降低，在本實施例中，為了避免FPW蛋白質感測器之感測訊號的振幅太小而使電壓峰值偵測器100無法正常運作，故訊號係由該低通濾波器120傳輸至該放大器130、該第一電阻R1及該第二電阻R2而輸出一放大訊號，該放大訊號係傳輸至該比較器150進行電位高低比較，當該電壓訊號輸入端111之訊號峰值逐漸上升時，該第二類比緩衝器140之該第一峰值端141與該充電電容180之該連結端181會隨著該電壓訊號輸入端111之變化而同步存取該放大訊號之峰值，之後，當該第一峰值端141之電位下降時，該比較器150之該第一正極端151係因其電位小於該第一負極端152而輸出低電位，此時該第二峰值端161會維持原來存取之峰值，而不再跟隨該第一峰值端141之電位，另外，當該電壓訊號輸入端111接收到另一感測訊號，而此感測訊號之峰值大於原先存取於該第二峰值端161之訊號峰值時，該正反器190之該訊號輸出端192係輸出一高電位訊號，此時該比較器150係亦輸出一高電位訊號而使得該充電電晶體170導通，藉由該高準度電壓峰值偵測器100中之電壓源V_DD對該充電電容180充電，並使得該連結端181之訊號峰值被更新且存取為另一感測訊號之訊號峰值。

本發明係藉由該第一類比緩衝器110、該低通濾波器120之訊號處理而使得輸入訊號能夠趨近直流特性，因此 可有效降低該放大器130及比較器150之規格需求，此外，本發明係以該放大器130、該正反器190、該充電電晶體170及該充電電容180之電路設計，可使得該第二峰值端161能有效追隨該電壓訊號輸入端111之訊號峰值，當該訊號輸出端111為高電位時，該第二峰值端161會跟隨該第一峰值端141之峰值，之後，當該第一峰值端141之電位下降時，該比較器150之該第一正極端151係因其電位小於該第一負極端152而輸出低電位，此時該第二峰值端161會維持原來存取之峰值，而不再跟隨該第一峰值端141之電位。

本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

100‧‧‧高準度電壓峰值偵測器

110‧‧‧第一類比緩衝器

111‧‧‧電壓訊號輸入端

120‧‧‧低通濾波器

130‧‧‧放大器

131‧‧‧第二正極端

132‧‧‧第二負極端

133‧‧‧第二輸出端

140‧‧‧第二類比緩衝器

141‧‧‧第一峰值端

150‧‧‧比較器

151‧‧‧第一正極端

152‧‧‧第一負極端

153‧‧‧第一輸出端

160‧‧‧第三類比緩衝器

161‧‧‧第二峰值端

170‧‧‧充電電晶體

180‧‧‧充電電容

181‧‧‧連結端

190‧‧‧正反器

191‧‧‧時脈訊號端

192‧‧‧訊號輸出端

193‧‧‧重置端

G‧‧‧或閘

B‧‧‧偏壓調整端

T1‧‧‧第一重置訊號端

T2‧‧‧第二重置訊號端

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

SW1‧‧‧第一開關

SW2‧‧‧第二開關

SW3‧‧‧第三開關

200‧‧‧電壓峰值偵測器

210‧‧‧類比峰值偵測電路

220‧‧‧類比數位轉換單元

230‧‧‧數位峰值偵測電路

240‧‧‧控制系統

250‧‧‧數位類比轉換單元

第1圖：依據本發明之一較佳實施例，一種高準度電壓峰值偵測器之電路圖。

第2圖：習知之峰值偵測器之電路圖。

100‧‧‧高準度電壓峰值偵測器

110‧‧‧第一類比緩衝器

111‧‧‧電壓訊號輸入端

120‧‧‧低通濾波器

130‧‧‧放大器

131‧‧‧第二正極端

132‧‧‧第二負極端

133‧‧‧第二輸出端

140‧‧‧第二類比緩衝器

141‧‧‧第一峰值端

150‧‧‧比較器

151‧‧‧第一正極端

152‧‧‧第一負極端

153‧‧‧第一輸出端

160‧‧‧第三類比緩衝器

161‧‧‧第二峰值端

170‧‧‧充電電晶體

180‧‧‧充電電容

181‧‧‧連結端

190‧‧‧正反器

191‧‧‧時脈訊號端

192‧‧‧訊號輸出端

193‧‧‧重置端

G‧‧‧或閘

B‧‧‧偏壓調整端

T1‧‧‧第一重置訊號端

T2‧‧‧第二重置訊號端

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

SW1‧‧‧第一開關

SW2‧‧‧第二開關

SW3‧‧‧第三開關

Claims (6)

1. 一種高準度電壓峰值偵測器，其係包含：一第一類比緩衝器，其係具有一電壓訊號輸入端；一低通濾波器，其係電性連接該第一類比緩衝器；一放大器，其係電性連接該低通濾波器；一第二類比緩衝器，其係具有一第一峰值端，該第二類比緩衝器係電性連接該放大器；一比較器，其係具有一第一正極端、一第一負極端及一第一輸出端，該第一正極端係電性連接該放大器及該第二類比緩衝器；一第三類比緩衝器，其係具有一第二峰值端，該第三類比緩衝器係電性連接該比較器之該第一負極端；一充電電晶體，其係電性連接該比較器之該第一輸出端；一充電電容，其係具有一連結端，該連結端係電性連接該充電電晶體及該比較器之該第一負極端；一正反器，其係具有一時脈訊號端及一訊號輸出端，該時脈訊號端係電性連接該比較器之該第一輸出端；一第一開關，其係電性連接該放大器；一第二開關，其係電性連接該第一開關、該比較器之該第一負極端及該充電電容之該連結端；以及一第一重置訊號端，其係電性連接該第一開關及該第二開關。
2. 如專利申請範圍第1項所述之高準度電壓峰值偵測器，其另具有一偏壓調整端，該偏壓調整端係電性連接該第一類比緩衝器之該電壓訊號輸入端。
3. 如專利申請範圍第1項所述之高準度電壓峰值偵測器，其另具有一第一電阻及一第二電阻，該放大器係具有一第二正極端、一第二負極端及一第二輸出端，該第一電阻及該第二電阻係電性連接該第二負極端，該低通濾波器係電性連接該第二正極端。
4. 如專利申請範圍第3項所述之高準度電壓峰值偵測器，其中該第二電阻之另一端係電性連接該第一開關、該放大器之該第二輸出端及該第二類比緩衝器。
5. 如專利申請範圍第1項所述之高準度電壓峰值偵測器，其另具有一或閘，該或閘係具有一第二重置訊號端，該正反器係具有一重置端，該或閘係電性連接該重置端及該第一重置訊號端。
6. 如專利申請範圍第5項所述之高準度電壓峰值偵測器，其另具有一第三開關，該第三開關係電性連接該比較器之該第一輸出端、該或閘及該正反器之該重置端。