TWI614508B - 數位伏特計之拓撲結構 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/22—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-emitting devices, e.g. LED, optocouplers

Abstract

一種系統，可包含二輸入終端，例如HI及LO，以及浮接電路，其實體上與輸入終端分離，且其包含增益放大器。浮接電路可由電連接至第二輸入終端的導電外殼所環繞。浮接電路進一步在輸入至增益放大器與浮接電路接地端之接收自第一及第二輸入終端的輸入信號間切換。

Description

數位伏特計之拓撲結構
本發明是有關於一種數位伏特計之拓樸結構。
多年來，某些數位伏特計(digital voltmeter,DVM)設計已改善輸入訊號觀測時間，但同也引入了對輸入放大器回授之偏移漂移的敏感度，而因此限制了產品的性能。例如，某些奈伏(nano Volt)DVM使用測量零週期以移除輸入放大器的偏移。在此種DVM中，以輸入施加到輸入放大器的測量通常隨後接著施加零之測量。其差異因此移除了輸入放大器的偏移，但零週期所用的時間是不測量輸入訊號的。
其他種設計使用了反向輸入放大器，其在每次的測量間倒轉自身的偏移。因此，藉由平均兩次鄰接的測量，輸入放大器的偏移會被刪去，且在兩次測量的期間輸入可被觀測從而降低雜訊。然而，輸入放大器的回授的偏移漂移並未被刪去而因此限制了該裝置的性能。
根據地，當移除回授偏移漂移的不利敏感度時，對於維持高觀測時間的設計仍有需求。
本發明實施方式大致上係關於低電壓電壓測量裝置，其包含二個輸入(HI與LO)，以及護罩內的浮接數位伏特計(DVM)。
100‧‧‧數位伏特計(DVM)電路拓樸結構
101‧‧‧導電外殼(護罩)
102‧‧‧第一輸入終端
104‧‧‧第二輸入終端
106‧‧‧緩衝放大器
120‧‧‧數位伏特計(DVM)
122‧‧‧增益放大器
130‧‧‧類比數位轉換器(ADC)
132‧‧‧第一光電耦合元件
134‧‧‧第二光電耦合元件
140‧‧‧LO電源供應
142‧‧‧基於大地接地端的電源供應
144‧‧‧基於電路接地端的電源供應
圖1係描繪了根據所揭露技術之特定實施例的數位伏特計(DVM)電路之拓樸結構之實施例。
所揭露之技術的實施方式大致上係關於一種拓樸結構，其具有良好的觀測效率且會刪除輸入放大器偏移及其回授偏移。
圖1描繪了根據所揭露技術之特定實施方式之數位伏特計(DVM)電路拓樸結構100的實施例。DVM電路拓樸結構100具有浮接低雜訊DVM 120以及二個輸入終端(此處為第一輸入終端102(HI輸入)及第二輸入終端104(LO輸入))，其可被傳送到，例如在浮接DVM 120的增益放大器122的正輸入或者浮接DVM 120的浮接電路接地端間交換。
在所示的實施例中，浮接DVM 120可以任一極性電連接至第一與第二輸入終端102與104。例如，預先充電或緩衝放大器106可被用於允許反輸入於第一與第二輸入終端102及104與浮接DVM120間的連接，而不會抽出大量的電荷。所示的緩衝放大器106具有連接至第一輸入終端102的輸入，且其電源供應係參考第二輸入終端104，以在第一輸入終端被連接至浮接電路的輸入前，也允許浮接電路的輸入被預先充電至幾乎等於第一輸入終端的電壓。
在所示的實施例中，導電外殼或護罩101環繞大部份的DVM電路拓樸結構100，尤其是浮接DVM120，且其電連接至第二輸入終端104，使得浮接DVM120除了與第二輸入終端104間，與任何電路或元件間幾乎沒有電容，例如LO輸入訊號。導電外殼101可由金屬或其他適合的導電材料製成。
在所示的實施例中，浮接DVM 120可具有基於電路接地端的電源供應144，其與LO電源供應140電耦合，其也可與基於大地接地端的電源供應142電耦合。在另一實施方式中，只要用於浮接DVM 120的供應不會引入顯著耦合至大地接地端電路的元件，可使用任一數目的其他電源供應配置。
在所示的實施例中，類比數位轉換器(ADC)130配置為提供輸出至隔離通訊裝置，例如所示的第一光電耦合元件132。也可使用設置於護罩101外的第 二隔離通訊裝置，例如所示的第二光電耦合元件134。當具有如上述之另一電源供應配置時，所述的隔離通訊裝置的另一方案應著眼於結果不超過浮接DVM120與大地接地端電路元件間輕微的耦合。
經由參照所示的實施方式而描述及描繪本發明的原理，應認知到所示的實施方式可在不背離此原理下修改配置及細節，且可結合任何所希望的方式。雖然前述的討論係著眼於特定的實施方式，其他的配置係可想到的。尤其是，即使如在本文使用的「根據本發明的實施方式」或其他類似的用語，該等用語大致上係用於參照實施方式的可能性，並不意圖限制本發明至特定的實施方式配置。如本所使用的，名詞可參照相同或與其他實施方式結合的不同的實施方式。
因此，鑑於本文所述實施方式的各種置換，本文之詳細描述及所附資料僅供說明，而不應被視為本發明範疇的限制。因此，在以下申請專利範圍及其等效範圍之範疇與精神內所有的修改將落入本案之申請專利範圍中。
100‧‧‧數位伏特計(DVM)電路拓樸結構
101‧‧‧導電外殼(護罩)
102‧‧‧輸入終端
104‧‧‧輸入終端
106‧‧‧緩衝放大器
120‧‧‧數位伏特計(DVM)
122‧‧‧增益放大器
130‧‧‧類比數位轉換器(ADC)
132‧‧‧第一光電耦合元件
134‧‧‧第二光電耦合元件
140‧‧‧LO電源供應
142‧‧‧基於大地接地端的電源供應
144‧‧‧基於電路接地端的電源供應

Claims (11)

  1. 一種數位伏特計系統，包括：第一輸入終端；第二輸入終端；浮接電路，其實體上藉由具有如該第二輸入終端相同之電位的導電外殼而與該第一及第二輸入終端分離，其中該浮接電路包含增益放大器，且由該導電外殼所環繞；以及該導電外殼內的一或多個開關，且其配置為在該增益放大器的正輸入與該浮接電路之浮接電路接地端間切換接收自該第一及第二輸入終端的輸入信號。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第一輸入終端係配置為接收一HI輸入訊號，且其中該第二輸入終端係配置為接收一LO輸入信號。
  3. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該導電外殼係由金屬製成。
  4. 如申請專利範圍第1項之系統，更包括緩衝放大器，其具有輸入係連接至該第一輸入終端，以及供電係參考至該第二輸入終端，其中該緩衝放大器配置為在該第一輸入終端被連接至二浮接電路輸入的第一者前，也允許該二浮接電路輸入之一者被預先充電至幾乎等於該第一輸入終端的電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項之系統，更包括類比數位轉換器(ADC)，其配置為提供輸出至第一隔離通訊裝置。
  6. 如申請專利範圍第5項之系統，其中該第一隔離通訊裝置包含光耦合元件。
  7. 如申請專利範圍第5項之系統，其中該第一隔離通訊裝置係耦合至第二隔離通訊裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該第一及第二隔離通訊裝置各包含光耦合元件。
  9. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該第二隔離通訊裝置係設置於該導電外殼之外。
  10. 如申請專利範圍第1項之系統，更包括LO電源供應，其配置為從大地接地端電源供應提供電源至該浮接電路，以及電路接地端電源供應，其配置為從該LO電源供應的輸出提供電源至該浮接電路。
  11. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該浮接電路為浮接數位伏特計電路，該系統更包括：緩衝放大器，其具有輸入係連接至該第一輸入終端，以及供電係參考至該第二輸入終端；LO電源供應，其配置為從大地接地端電源供應提供電源至該浮接電路；以及電路接地端電源供應，其配置為從該LO電源供應的輸出提供電源至該浮接電路。
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