[发明专利]模拟信号的时域微分比较的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及模拟信号，并且更具体而言，本发明涉及处理模拟 信号。

背景技术

传统的比较器在模拟信号的瞬时值和参考值之间做比较。时域微分 (time-differential)模拟比较器将在当前时间间隔中采集的模拟信号的值 与在过去时间间隔中采集的相同模拟信号的值进行比较。这在一些电子电 路应用中可以用于获知：对于电路，在相当长的一段时间中，缓慢变化的 量是否已经改变了很多。

电子电路一般使用被优化用于高速工作，对在非常短的时间内发生的 事件作出响应的部件。这些电路通常用在控制要花很长时间作出响应的缓 慢变化的过程的应用中。例如，控制大型机械系统从而控制工业过程的微 型电路的部件一般被缩放以与在数微秒的时间段中发生的事件一起操作。 这些电路常常必须对在若干秒、分钟或小时的时间段中发生的事件作出响 应。通过增加电路的大小来匹配应用的缓慢响应是不实际的。

允许小的快速电路与慢的模拟过程一起工作的普通技术将模拟信息转 换为数字形式，并且随后将数字信息存储在存储器中。快速电路在暂停状 态等待，或者执行其它任务，直到经过了在模拟信息中可能要发生改变的 足够的时间为止。随后，当前的模拟信息被转换为数字形式，并与已经被 存储在存储器中的过去的模拟信息进行比较。这种技术对于在它们的控制 电路中使用模数转换器、数字存储器和数字处理器的大型系统是很正常 的。而这种技术通常对于在它们的控制电路中不需要模数转换和数字存储 器的简单的低成本系统是不实际的。

一种利用与传统比较器一起使用的采样保持电路、将模拟信息作为模 拟值存储的替代技术，在涉及较长的时间间隔时，尤其是希望在集成电路 中封装控制功能时，也是不实际的，这是因为这种替代技术的使用一般涉 及大的电容器以及接近漏电流值的非常小的电流。

发明内容

本发明的一个技术方案提供了一种时域微分模拟比较器，其包括以下 部件：具有响应于模拟输入的频率的变频信号的源；计数电路，该计数电 路被耦合以对所述变频信号的周期计数，其中，所述计数电路被耦合以在 第一时间间隔期间沿第一方向计数，并且被耦合以在第二时间间隔期间沿 与所述第一方向相反的第二方向计数，所述第二时间间隔在所述第一时间 间隔结束之后发生；定时电路，该定时电路被耦合到所述计数电路，其 中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔由所述定时电路确定；以及评 估电路，该评估电路被耦合到所述计数电路和所述定时电路，其中，所述 评估电路在所述第二时间间隔结束之后对所述变频信号的周期的计数作出 响应，其中，所述定时电路还被耦合来在所述第一时间间隔和所述第二时 间间隔之间的时间处生成模式选择信号以激励模拟输入的改变。

本发明的另一技术方案提供了一种执行模拟信号的时域微分比较的方 法，其包括以下步骤：生成重复信号，该重复信号所具有的频率响应于所 述模拟信号而变化；响应于所述重复信号的周期，在第一时间间隔期间沿 第一方向计数；响应于所述重复信号的周期，在第二时间间隔期间沿第二 方向计数；生成模式选择信号；以及在所述第二时间间隔结束之后，评估 对所述重复信号的周期的计数，其中所述模式选择信号是在所述第一时间 间隔和所述第二时间间隔之间的时间处生成的，以激励模拟输入的改变。

本发明的又一技术方案提供了一种开关电源，包括时域微分模拟比较 器，所述时域微分模拟比较器包括以下部件：具有响应于模拟输入的频率 的变频信号的源；计数电路，该计数电路被耦合以对所述变频信号的周期 计数，其中，所述计数电路被耦合以在第一时间间隔期间沿第一方向计 数，并且被耦合以在第二时间间隔期间沿与所述第一方向相反的第二方向 计数，所述第二时间间隔在所述第一时间间隔结束之后发生；定时电路， 所述定时电路被耦合来生成模式选择信号，以用于改变所述开关电源的模 式从而提高所述开关电源的效率；以及评估电路，该评估电路被耦合到所 述计数电路，其中，所述评估电路在所述第二时间间隔结束之后对所述变 频信号的周期的计数作出响应。

附图说明

参考附图来描述本发明的非限制性和非完全列举式的实施例，其中， 在所有的各种视图中，除了另外指定之外，相似的标号指代相似的部分。

图1一般地示出了根据本发明的教导的实现模拟信号的时域微分比较 的装置的框图的一个示例。