[发明专利]利用时钟抖动进行均方根至直流转换的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提供正比于输入信号的方均根值(RMS)的输出信号的装置和方法。更具体地，本发明涉及的装置和方法，用于利用时钟抖动取样数据提供一种与具有双极性信号范围的输入信号的均方根值成正比的输出信号。输出信号可以是与输入信号的均方根值成比例的直流(DC)(俗称均方根至直流转换)信号，或者可以是一个数字信号，其具有的值与一个输入信号的均方根值成比例。 

背景技术

有各种已知的进行的均方根至直流转换的方法。这些方法中许多是利用连续时间电路，如执行转换中的热技术和对数/反对数技术。最近，出现了利用完成转换过程中数据取样的趋势。数据取样可能以不同的方式来使用，例如用来作为前端数据转换器，其对模拟信号进行取样并转换为数字信号。在这种情况下，均方根至直流转换电路完全是数字的。 

在这些已知的数据取样器转换器通常在一个固定的频率上进行取样过程，这可能会导致混叠的问题，与/或带宽的限制。对于大多数输入波形，不应该有破坏的转换过程。然而，例如，当有频率分量混叠在另一个频率分量的顶部时，转换过程可能会被破坏。例如，如果Fs/4波形的基波频率在其三次谐波处也有能量，三次谐波在基波的顶部上将从3*Fs/4混叠到Fs/4。其结果可能是建设性或相消的，其取决于取样的精确相位。 

人们曾试图解决这些问题，往往利用滤波电路过滤掉Fs/2以上的所有频率。这样的技术，但是，本质上必须是频率选择性的，随频率变化的振幅响应。这可能会导致通带上的均匀度，其直接影响均方根至直流转换的精度。此外，一 定的均方根至直流转换的输入信号的带宽受限为小于取样频率的一半，当任何显著的谐波能量被过滤掉时，这也可能导致错误结果。 

因此，提供利用数据取样技术来进行均方根至直流转换而不会产生混叠问题的方法和装置将是可取的。 

提供利用数据取样技术来进行均方根至直流转换的方法和装置也将是可取的，其提供固有的准确度与频率。 

发明内容：

根据本发明的这些和其它目的，本发明的均方根至直流转换器电路包括在取样过程中用于抖动时钟信号的电路。抖动电路利用数据本身是在一个较高频率上进行取样的性质，而数据仅有的一个低频特性是必要的。例如，在大多数国家中配电网是50Hz或60Hz，这需要一个平均滤波器基本上过滤掉持续时间为20毫秒或更少的所有变体。这些过滤器为了线频率的准确性通常只有1-5Hz。另一方面，一个典型的均方根至直流转换器使用相当高的取样频率，例如100kHz。 

本发明以随机或随机样的方式抖动取样时钟信号，例如，输入频率和取样频率恒等的可能性很小，或在一个出错率上(即，相对于谐波)。此外，取样时钟的频谱不需要有很宽的带宽，如已在其他应用中使用，例如测量和电磁干扰问题。相反，抖动只需要有超过均方根平均时间常数的足够的抖动，所以在许多“随机”过程中取样任何高频率的输入。 

本发明的技术解决方案： 

在本发明的优点之一是一个特定的均方根至直流转换器电路的选择是独立于本发明的。所有这一切需要的是转换电路必须是一个取样数据系统。例如，该系统可以利用一个取样的数字-模拟转换器(DAC)作为产生数字取样数据的前端。然后，数字数据可以作为数据流馈送到数字处理系统执行该转换。或者， 取样系统可以并入均方根至直流转换器且转换器本身可以使用完全模拟处理产生一个模拟输出信号来执行转换。 

对比文献，发明专利：适用任意交流信号波形的交流电子负载模拟装置，申请号：200410003177.3 

对比文献，发明专利：校正时钟抖动的方法和装置，申请号：201180001223.4 

附图说明：

下面将更详尽的描述本发明的上述目的和优点，采取相应的附图说明，各元件的参考符号都在图中标明。 

图1A和图1B是用来说明本发明所解决的潜在问题的一个三角波形的曲线图； 

图2A和图2B是用来说明本发明所解决的潜在问题的一个正弦波形的曲线图； 

图3是根据本发明原理构成的时钟产生电路； 

图4是根据本发明原理构成的另一种时钟产生电路； 

图5是根据本发明原理构成的另一种时钟产生电路； 

图6是根据本发明构成的一个参考电压电路； 

图7是根据本发明构成的另一个参考电压电路； 

图8是根据本发明构成的一个数字时钟电路。 

具体实施方式：