專利名稱：用于脈寬調(diào)制信號(hào)處理的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)處理器，更特別地涉及具有縮放(scaled)模擬信號(hào)的信號(hào)處理
ο
背景技術(shù)：
某些電路要求被相互電隔離的電儀器之間的數(shù)據(jù)傳輸。一個(gè)示例是當(dāng)電工儀器被 耦合到總線環(huán)路時(shí)。由于總線環(huán)路除功率之外還提供電工儀器之間的通信，所以如果電工 儀器與總線環(huán)路之間的信號(hào)編碼方案不是基本上相同的，則可能存在問題。利用諸如雙線 總線環(huán)路的總線環(huán)路的電工儀器通過控制電壓或電流消耗來使用模擬信號(hào)而通過總線環(huán) 路來接收功率和進(jìn)行通信。此第一模擬信號(hào)隨后被變換成數(shù)字信號(hào)，被處理，變回第二模擬 信號(hào)，并被發(fā)射到另一儀器或主機(jī)系統(tǒng)。只要第一和第二信號(hào)是基于相同的尺度(scale)， 這種通信方法就是適當(dāng)?shù)摹Ｍǔ?，在雙線總線環(huán)路中，儀器的電流在約4 20mA之間改變， 其中，4mA對(duì)應(yīng)于最小值且20mA對(duì)應(yīng)于最大值。然而，如果電工儀器中的一個(gè)正在不同的電 流范圍上工作，例如如果模擬信號(hào)局限于在約12 20mA之間，則可能出現(xiàn)問題。使用此電 流范圍，12mA將對(duì)應(yīng)于最小值且20mA將對(duì)應(yīng)于最大值。如果從在12 20mA的尺度上工作 的電工儀器接收到的模擬信號(hào)被發(fā)送到在4 20mA的尺度上工作的電工儀器，則可能發(fā)生 錯(cuò)誤。此錯(cuò)誤在儀器被相互電隔離的情況下可能加重。雖然存在能夠?qū)崿F(xiàn)此類數(shù)據(jù)傳輸 的各種結(jié)構(gòu)，但一種常見的結(jié)構(gòu)是利用光學(xué)耦合電路。通常，光學(xué)耦合電路的一個(gè)儀器產(chǎn)生 第一模擬數(shù)據(jù)信號(hào)，其被使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)可以包括使用光耦 合器被發(fā)射的串行位流值?，F(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)耦合電路存在的一個(gè)問題是這些電路在它們利用不同的信令來 縮放第一信號(hào)以適應(yīng)儀器的能力方面受限制。換言之，所發(fā)射的信號(hào)通常對(duì)應(yīng)于第一模擬 信號(hào)編碼而不是第二模擬信號(hào)編碼。這在有限的情況下可能是可接受的；然而，可能期望 的是縮放第一信號(hào)以適應(yīng)不同的信號(hào)處理。例如，如果儀器中的一個(gè)被光學(xué)地耦合到在與 儀器本身不同的尺度上工作的總線環(huán)路，則可能必須對(duì)第一信號(hào)進(jìn)行縮放以對(duì)應(yīng)于第二信 號(hào)。該縮放可以包括對(duì)信號(hào)的任何方式的線性或非線性縮放，使得信號(hào)變成適應(yīng)對(duì)應(yīng)于另 一電工儀器的輸出模擬信號(hào)編碼。因此，現(xiàn)有技術(shù)限制可用于儀器的第一信號(hào)，并因此限制 電工儀器的能力。本發(fā)明通過執(zhí)行位流的運(yùn)行時(shí)間縮放以便在第一信令基本上與第二信令不匹配 的情況下提供準(zhǔn)確的第二信號(hào)來克服這個(gè)及其它問題并實(shí)現(xiàn)本領(lǐng)域的進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種信號(hào)處理器被配置為 接收第一模擬信號(hào)；
將第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；跨越電屏障發(fā)射數(shù)字信號(hào)；
基于數(shù)字信號(hào)來生成已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)；以及
將已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)。優(yōu)選地，所述電屏障包括光耦合器。優(yōu)選地，所述信號(hào)處理器還被配置為基于被耦合到信號(hào)處理器的輸入端的總線儀 器所利用的第一模擬信號(hào)編碼和被耦合到信號(hào)處理器的輸出端的總線環(huán)路所利用的第二 模擬信號(hào)編碼之間的差異來縮放脈寬調(diào)制信號(hào)。優(yōu)選地，所述數(shù)字信號(hào)包括串行位流。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種包括利用信號(hào)處理器與總線環(huán)路電隔離的總線儀器 的總線環(huán)路系統(tǒng)包括
模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其適合于將由所述總線儀器接收到的第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 信號(hào)發(fā)射器，其適合于向信號(hào)縮放器(scaler)發(fā)射數(shù)字信號(hào)； 其中，所述信號(hào)縮放器適合于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)并將所述已縮放 脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放第二模擬信號(hào)。優(yōu)選地，所述信號(hào)發(fā)射器包括適合于使所述總線儀器與所述總線環(huán)路電隔離的光
華禹合器。優(yōu)選地，第一模擬信號(hào)編碼不同于第二模擬信號(hào)編碼。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種信號(hào)處理器被配置為 接收第一模擬信號(hào)；
將第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 基于所述數(shù)字信號(hào)來生成脈寬調(diào)制信號(hào)； 跨越電屏障來發(fā)射所述脈寬調(diào)制信號(hào)；以及 將所述脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放第二模擬信號(hào)。優(yōu)選地，所述信號(hào)處理器還被配置為基于被耦合到信號(hào)處理器的輸入端的總線儀 器所利用的第一模擬信號(hào)編碼和被耦合到信號(hào)處理器的輸出端的總線環(huán)路所利用的第二 模擬信號(hào)編碼之間的差異來縮放數(shù)字信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于從模擬信號(hào)發(fā)生器向模擬信號(hào)接收器發(fā)射信號(hào) 的方法，包括以下步驟
生成第一模擬信號(hào)；
將第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
跨越電屏障來發(fā)射數(shù)字信號(hào)；
基于所述數(shù)字信號(hào)來生成已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)；以及
將已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放第二模擬信號(hào)。優(yōu)選地，所述方法還包括使用光耦合器來發(fā)射數(shù)字信號(hào)。優(yōu)選地，所述已縮放第二模擬信號(hào)是基于模擬信號(hào)發(fā)生器所利用的第一模擬信號(hào) 編碼與模擬信號(hào)接收器所利用的第二模擬信號(hào)編碼之間的差異。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于從模擬信號(hào)發(fā)生器向模擬信號(hào)接收器發(fā)射信號(hào) 的方法，包括以下步驟
接收第一模擬信號(hào)；將第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 基于數(shù)字信號(hào)生成脈寬調(diào)制信號(hào)； 跨越電屏障來發(fā)射脈寬調(diào)制信號(hào)；以及 將所述脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放第二模擬信號(hào)。優(yōu)選地，所述方法還包括使用光耦合器來發(fā)射數(shù)字信號(hào)。優(yōu)選地，所述已縮放第二模擬信號(hào)是基于模擬信號(hào)發(fā)生器所利用的第一模擬信號(hào) 編碼與模擬信號(hào)接收器所利用的第二模擬信號(hào)編碼之間的差異。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的總線環(huán)路系統(tǒng)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號(hào)處理器。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的由信號(hào)縮放器執(zhí)行的算法。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的信號(hào)處理器。
具體實(shí)施例方式圖1 4和隨后的說明描繪特定示例以教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何完成和使用本 發(fā)明的最佳模式。出于教導(dǎo)本發(fā)明的原理的目的，已經(jīng)簡(jiǎn)化或省略了某些常規(guī)方面。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的來自這些示例的變型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 認(rèn)識(shí)到可以以各種方式來組合下述特征以形成本發(fā)明的多個(gè)變型。結(jié)果，本發(fā)明不限于下 述特定示例，而是僅僅由權(quán)利要求及其等價(jià)物來限制。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的總線環(huán)路系統(tǒng)100?？偩€環(huán)路100包括主機(jī)系統(tǒng) 1、總線環(huán)路4、總線儀器10和將總線儀器10耦合到總線環(huán)路4的信號(hào)處理器30。主機(jī)系 統(tǒng)1通過總線環(huán)路4生成環(huán)路電壓\和環(huán)路電流L。主機(jī)系統(tǒng)1可以包括中央控制單元、 CPU或用來處理通過總線環(huán)路4接收到的信號(hào)的某個(gè)其它處理系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例，總線環(huán)路4包括雙線總線環(huán)路4。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是總線環(huán)路4不是必須包括雙線 總線環(huán)路?？偩€儀器10可以包括任何方式的傳感器或儀表，諸如流量計(jì)。在其中總線儀器10 包括流量計(jì)的實(shí)施例中，流量計(jì)可以包括振動(dòng)流量計(jì)，諸如Coriolis流量計(jì)或比重計(jì)。如 圖1所示，總線儀器10包括傳感器13和總線儀器電子裝置20?？偩€儀器電子裝置20可以 包括任何方式的CPU、處理系統(tǒng)或微處理系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，傳感器13被配置為生 成第一模擬信號(hào)并將第一模擬信號(hào)輸入到總線儀器電子裝置20?？偩€儀器電子裝置20可 以生成采取在總線環(huán)路4中流動(dòng)的可變環(huán)路電流L的形式的第二模擬信號(hào)。總線儀器10 可以被配置為當(dāng)與雙線總線4 一起使用時(shí)汲取預(yù)定或有限量的功率。由于被嵌入總線環(huán)路 系統(tǒng)100中的測(cè)量通信協(xié)議和功率限制，可以使用信號(hào)處理器30使總線儀器10與雙線總 線環(huán)路4隔離。在某些實(shí)施例中，信號(hào)處理器30可以包括真正安全(I. S.)的屏障(虛線)。所述隔離限制總線儀器10能夠從雙線總線環(huán)路4和主機(jī)系統(tǒng)1汲取的電功率。該 隔離防止在發(fā)生總線儀器10的嚴(yán)重故障時(shí)對(duì)雙線總線環(huán)路4和主機(jī)系統(tǒng)1的損壞。另外， 所述隔離限制通過I. S.屏障進(jìn)行的電功率傳輸以便消除爆炸危險(xiǎn)并防止總線儀器10的環(huán) 境中的任何爆炸性或可燃材料的點(diǎn)燃。
圖2示出信號(hào)處理器30的隔離特征的更多細(xì)節(jié)。信號(hào)處理器被示為從總線儀器 10接收第一模擬信號(hào)。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是第一模擬信號(hào)不是必須源自于總線儀器10，而 是可以在其中要求模擬信號(hào)處理的其它環(huán)境中利用信號(hào)處理器30。通過引線220從總線儀 器10接收到的模擬信號(hào)被其中對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器240接收。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例，模數(shù)轉(zhuǎn)換器240包括Σ轉(zhuǎn)換器，其將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行位流。然而，應(yīng) 當(dāng)理解的是可以使用其它模數(shù)轉(zhuǎn)換器且所使用的特定模數(shù)轉(zhuǎn)換器不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，信號(hào)處理器30包括被連接在雙線總線環(huán)路4與模數(shù)轉(zhuǎn)換 器240之間的光耦合器115。還可以將光耦合器115稱為光隔離器、光學(xué)耦合器或光電耦 合器。光耦合器115將總線儀器10與主機(jī)系統(tǒng)1電隔離。因此，總線儀器10不能使雙線 總線環(huán)路4短路。此外，總線儀器10的嚴(yán)重故障不能從主機(jī)系統(tǒng)1汲取過量的電流。光耦 合器115包括發(fā)射器光源122和接收器光源123。發(fā)射器和接收器光源122、123可以包括 任何方式的光反應(yīng)電子部件，包括激光發(fā)射器和接收器光源、LED發(fā)射器和接收器光源、LED 激光發(fā)射器和接收器光源等等。發(fā)射器光源122和接收器光源123 —般被形成為相互鄰近，其中，由發(fā)射器光源 122產(chǎn)生的光直接被接收器光源123接收。在其它實(shí)施例中，發(fā)射器光源122和接收器光源 123例如被諸如光纖電纜的某個(gè)光學(xué)設(shè)備分離。在某些實(shí)施例中，如圖2所示，兩個(gè)部件被 形成為單個(gè)封裝。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是在其它實(shí)施例中，發(fā)射器光源122和接收器光源123 可以包括單獨(dú)的部件。發(fā)射器光源122生成包括電流到發(fā)射光的轉(zhuǎn)換的光編碼信號(hào)。接收器光源123接 收光編碼信號(hào)并將接收到的光變回基本上與發(fā)射器光源122處的原始電信號(hào)相同的電信 號(hào)。光耦合器115因此非常適合于傳送數(shù)字信號(hào)。在如圖2所示的實(shí)施例中，總線儀器10生成被發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器240的第一模擬 信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器240輸出數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)被發(fā)射器光源122接收到并被發(fā)送到接 收器光源123。接收器光源123然后能夠?qū)⒔邮盏降男盘?hào)發(fā)射到信號(hào)縮放器250。信號(hào)縮放器250能夠處理例如可以采取串行位流形式的數(shù)字信號(hào)并將該數(shù)字信 號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。然后，可以將PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)并將其輸 出到總線環(huán)路4。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，信號(hào)縮放器250被配置為縮放來自接收器光源123 的輸入位流。該縮放可以包括任何方式的線性或非線性縮放。該縮放可以在數(shù)字信號(hào)到脈 寬調(diào)制信號(hào)的轉(zhuǎn)換之前或期間發(fā)生。在其它實(shí)施例中，該縮放可以在數(shù)字信號(hào)到脈寬調(diào)制 信號(hào)的轉(zhuǎn)換之后發(fā)生。這在其中信號(hào)處理器接收被與總線環(huán)路4所使用的編碼不同地編碼 的第一模擬信號(hào)的情況下可能是有幫助的。例如，在其中信號(hào)處理器30被耦合到諸如流 量計(jì)的基于12 20mA來發(fā)送信號(hào)的總線儀器10的情況下，其中12mA表示零流量且20mA 表示最大流量，但總線環(huán)路4包括在4 20mA尺度上工作的雙線總線，其中，4mA表示零流 量且20mA表示最大流量。在沒有對(duì)位流進(jìn)行縮放的情況下，第二模擬信號(hào)將表示在12 20mA范圍內(nèi)的模擬信號(hào)。第二模擬信號(hào)將表示實(shí)際上存在零流量時(shí)的系統(tǒng)中的流量。因 此，在沒有對(duì)位流進(jìn)行縮放的情況下，錯(cuò)誤可能遍及整個(gè)系統(tǒng)傳播。應(yīng)當(dāng)理解的是以上所使 用的特定值僅僅是作為示例提供的，并且不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)樗鎏囟ㄖ悼梢愿?據(jù)特定實(shí)施方式而改變。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號(hào)縮放器250在同時(shí)地縮放輸入位流的同時(shí)生成脈寬調(diào)制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的信號(hào)縮放器可以基于總線儀器10和總線環(huán)路4所使用的信號(hào)編 碼的差異來縮放脈寬調(diào)制信號(hào)。因此，由信號(hào)縮放器250執(zhí)行的縮放可以包括脈寬調(diào)制信 號(hào)的縮放以便適應(yīng)主機(jī)系統(tǒng)1所使用的信號(hào)尺度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，信號(hào)縮放器250 可以縮放脈寬調(diào)制信號(hào)以適應(yīng)多種總線儀器10。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，信號(hào)縮放器250基于表示位流中的邏輯‘0’或邏輯‘1’的 等式來生成已縮放PWM信號(hào)。示例等式被描繪成下面的等式1和等式2。應(yīng)認(rèn)識(shí)到等式1 和2僅僅是示例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以利用其它等式來生成脈寬調(diào)制信號(hào)。其中
并且其中，常數(shù)是 R1 =第一阻抗 R2 =第二阻抗 Vref^1 =第一參考電壓 Vref_2 =第二參考電壓 Dig^ =第一數(shù)字偏移量 Digper =周期時(shí)間 DigpB-!=反饋值
11=第一電流
12=第二電流
應(yīng)認(rèn)識(shí)到可以通過改變?cè)诘仁街惺褂玫某?shù)來調(diào)整等式1和2?？梢愿淖冞@些常數(shù)以 便縮放脈寬調(diào)制信號(hào)以適應(yīng)第一和第二模擬信號(hào)之間的差異。具體而言，可以改變常數(shù)以 適應(yīng)第一電流和第二電流的信號(hào)編碼之間的變化。所述等式是基于系統(tǒng)的物理性質(zhì)。在其 中主機(jī)系統(tǒng)1被耦合到在約4 20mA之間工作的雙線總線4的實(shí)施例中，約4mA的第二電 流I2對(duì)應(yīng)于0%，而約20mA的第二電流值對(duì)應(yīng)于100%。第一電流值I1可以與第二個(gè)相同， 即4mA 20mA，或者可以是不同的尺度，例如12mA 20mA。因此，在其中第一尺度和第二 尺度不同的實(shí)施例中，可以調(diào)整常數(shù)值以補(bǔ)償該差并因此生成對(duì)應(yīng)于總線環(huán)路4所使用的 模擬信令的已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)。 除調(diào)整常數(shù)以適應(yīng)第一和第二信令之間的差異之外，還可以調(diào)整常數(shù)以適應(yīng)不同的總線儀器。因此，即使總線儀器10和主機(jī)系統(tǒng)1利用相同的信令，信號(hào)縮放器250也可 以對(duì)信號(hào)進(jìn)行縮放以針對(duì)傳感器13之間的差異來調(diào)整信號(hào)。因此，可以通過簡(jiǎn)單地改變輸 入到等式1和2中的常數(shù)將同一信號(hào)處理器30與多個(gè)環(huán)境中的多個(gè)傳感器一起使用。常 數(shù)可以采取查找表的形式，被存儲(chǔ)在信號(hào)處理器30的內(nèi)部或外部存儲(chǔ)系統(tǒng)中，或由用戶/ 操作者手動(dòng)地輸入。一旦信號(hào)縮放器250基于位流來生成已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)，則已縮放脈寬調(diào)制信 號(hào)被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于主機(jī)系統(tǒng)1所使用的模擬信令的第二模擬信號(hào)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到不要求主機(jī) 系統(tǒng)1執(zhí)行信號(hào)的任何附加縮放。相反，已經(jīng)由信號(hào)縮放器250來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的任何要求縮 放。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的由信號(hào)縮放器250執(zhí)行的算法300。算法在其中 從光耦合器115接收位流的步驟301中開始。如果位流值等于1，則算法移動(dòng)到其中通過 將來自等式1的‘A’值加到信號(hào)縮放器250的累加器(未示出)來計(jì)算脈寬值的步驟302。 如果另一方面，位流值等于0，則算法移動(dòng)到其中通過將來自等式2的‘B’值加到累加器來 計(jì)算脈寬值的步驟303。因此，累加器基于位流中的‘A’值和‘B’值的數(shù)目來生成脈寬調(diào) 制信號(hào)。然后，可以在步驟404中輸出已縮放PWM信號(hào)。一旦發(fā)送了信號(hào)，則算法返回到步 驟301?；凇瓵’和‘B’值，信號(hào)縮放器250可以生成對(duì)應(yīng)于第二模擬信號(hào)編碼而不是第一 模擬信號(hào)編碼的已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)。因此，當(dāng)信號(hào)縮放器250將脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第 二模擬信號(hào)時(shí)，在第二模擬信號(hào)中表示正確的值。因此，即使總線儀器10在12 20mA尺 度上工作，所生成的脈寬調(diào)制信號(hào)也對(duì)應(yīng)于主機(jī)系統(tǒng)1和總線環(huán)路4所使用的4 20mA尺 度。所述縮放基本上防止由于總線儀器10與主機(jī)系統(tǒng)1之間的信令的差異而發(fā)生錯(cuò)誤。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的信號(hào)處理器30。圖4所示的信號(hào)處理器30 被配置為接收第一模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示，基于數(shù)字信號(hào)來生成PWM信號(hào)， 通過光耦合器來傳送PWM信號(hào)，使用PWM解碼器442來縮放PWM信號(hào)，并將已縮放信號(hào)變回 第二模擬信號(hào)，其中，所述第一和第二模擬信號(hào)可以包括也可以不包括相同的值。除圖2所 示的部件之外，圖5的信號(hào)處理器30還包括脈寬發(fā)生器241和脈寬解碼器M2。根據(jù)本發(fā) 明的實(shí)施例，脈寬發(fā)生器241基于從模數(shù)轉(zhuǎn)換器240接收到的串行位流來生成PWM信號(hào)。然 后，可以經(jīng)由光耦合器115來傳送PWM信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，脈寬解碼器242將從接 收器光源123接收到的PWM信號(hào)縮放成總線環(huán)路4可使用的信號(hào)。然后，已縮放PWM信號(hào) 可以被轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)并輸出到總線環(huán)路4。這與圖2所示的在生成PWM信號(hào)的同時(shí) 對(duì)信號(hào)進(jìn)行縮放的信號(hào)處理器相反。因此，圖4的信號(hào)處理器30通過要求脈寬解碼器242 對(duì)PWM信號(hào)進(jìn)行縮放來要求附加步驟。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，總體上，圖4的信號(hào)處理器30仍 能夠在將信號(hào)輸出到總線環(huán)路4之前對(duì)其進(jìn)行縮放。因此，總線儀器10和主機(jī)系統(tǒng)1仍可 以使用不同的信令或不同的尺度進(jìn)行操作。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，脈寬發(fā)生器241在將信號(hào)發(fā)送到光耦合器115之前如 上所述地縮放PWM信號(hào)。因此，脈寬解碼器242只需在將信號(hào)輸出到總線環(huán)路4之前將已 縮放PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)。雖然以上說明將信號(hào)處理器30描述為包括與總線儀器10分開的部件，但應(yīng)當(dāng)理 解的是在某些實(shí)施例中，信號(hào)處理器30包括總線儀器10的集成部件。因此，根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例，總線儀器電子裝置20可以生成已縮放PWM信號(hào)并在輸出信號(hào)之前將已縮放PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)。此外，雖然以上說明已與總線儀器10相結(jié)合地討論了信號(hào)處理器 30，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到在信號(hào)處理器30內(nèi)發(fā)生的縮放同樣適用于任何輸入模擬信號(hào)。此外，信號(hào) 處理器30不需要被連接到總線環(huán)路4。本發(fā)明的關(guān)于那些部件的討論僅僅是為了幫助理解 本發(fā)明，并且絕不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。如上所述的要求保護(hù)的本發(fā)明提供了能夠在可以根據(jù)不同的編碼方案進(jìn)行操作 的兩個(gè)或更多環(huán)路系統(tǒng)之間傳送信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)100。信號(hào)處理系統(tǒng)100被配置為將 輸入數(shù)字信號(hào)縮放成對(duì)應(yīng)于第二模擬信號(hào)而不是第一模擬信號(hào)的編碼方案的信號(hào)。因此， 可以在沒有進(jìn)一步處理的情況下將所遞送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換回模擬信號(hào)。以上實(shí)施例的詳細(xì)說明不是被本發(fā)明人視為在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有實(shí)施例的排 他性說明。事實(shí)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以以各種方式將上述實(shí)施例的某些元件 組合或消除以產(chǎn)生其它實(shí)施例，并且此類其它實(shí)施例落在本發(fā)明的范圍和教導(dǎo)內(nèi)。對(duì)于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說還顯而易見的是可以整體地或部分地將上述實(shí)施例組合以產(chǎn)生在本 發(fā)明的范圍和教導(dǎo)內(nèi)的另外的實(shí)施例。因此，雖然在本文中出于說明性目的描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例和示例，但如相 關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的那樣，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)多種等價(jià)修改。本文所提 供的教導(dǎo)可以應(yīng)用于其它總線環(huán)路電子裝置，而不僅僅是上文所述和附圖所示的實(shí)施例。 因此，應(yīng)根據(jù)以下權(quán)利要求來確定本發(fā)明的范圍。
10
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)處理器(30)，被配置為 接收第一模擬信號(hào)；將所述第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 跨越電屏障來發(fā)射數(shù)字信號(hào)； 基于所述數(shù)字信號(hào)生成已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)；以及 將所述已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二模擬信號(hào)。
2.權(quán)利要求1的信號(hào)處理器(30)，其中，所述電屏障包括光耦合器(115)。
3.權(quán)利要求1的信號(hào)處理器(30)，還被配置為基于被耦合到信號(hào)處理器(30)的輸入 端的總線儀器(10)所利用的第一模擬信號(hào)編碼與被耦合到信號(hào)處理器(30)的輸出端的總 線環(huán)路(4)所利用的第二模擬信號(hào)編碼之間的差異來縮放脈寬調(diào)制信號(hào)。
4.權(quán)利要求1的信號(hào)處理器(30)，其中，所述數(shù)字信號(hào)包括串行位流。
5.一種包括利用信號(hào)處理器(30)與總線環(huán)路(4)電隔離的總線儀器(10)的總線環(huán)路 系統(tǒng)(100)，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(240)，其適合于將由所述總線儀器接收到的第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；信號(hào)發(fā)射器(115)，其適合于將數(shù)字信號(hào)發(fā)射到信號(hào)縮放器(250)； 其中，信號(hào)縮放器(250)適合于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)并將已縮放脈 寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放第二模擬信號(hào)。
6.權(quán)利要求5的總線環(huán)路系統(tǒng)(100)，其中，信號(hào)發(fā)射器(115)包括適合于使總線儀器 (10)與總線環(huán)路(4)電隔離的光耦合器。
7.權(quán)利要求5的總線環(huán)路系統(tǒng)(100)，其中，第一模擬信號(hào)編碼不同于第二模擬信號(hào) 編碼。
8.一種信號(hào)處理器(30)，被配置為 接收第一模擬信號(hào)；將所述第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 基于所述數(shù)字信號(hào)生成脈寬調(diào)制信號(hào)； 跨越電屏障來發(fā)射脈寬調(diào)制信號(hào)；以及 將脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放第二模擬信號(hào)。
9.權(quán)利要求8的信號(hào)處理器(30)，還被配置為基于被耦合到信號(hào)處理器(30)的輸入 端的總線儀器(10)所利用的第一模擬信號(hào)編碼與被耦合到信號(hào)處理器(30)的輸出端的總 線環(huán)路(4)所利用的第二模擬信號(hào)編碼之間的差異來縮放數(shù)字信號(hào)。
10.一種用于從模擬信號(hào)發(fā)生器向模擬信號(hào)接收器發(fā)射信號(hào)的方法，包括以下步驟 生成第一模擬信號(hào)；將所述第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 跨越電屏障來發(fā)射數(shù)字信號(hào)； 基于所述數(shù)字信號(hào)生成已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)；以及 將所述已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放第二模擬信號(hào)。
11.權(quán)利要求10的方法，還包括使用光耦合器來發(fā)射數(shù)字信號(hào)。
12.權(quán)利要求10的方法，其中，所述已縮放第二模擬信號(hào)是基于所述模擬信號(hào)發(fā)生器所利用的第一模擬信號(hào)編碼與所述模擬信號(hào)接收器所利用的第二模擬信號(hào)編碼之間的差巳
13.一種用于從模擬信號(hào)發(fā)生器向模擬信號(hào)接收器發(fā)射信號(hào)的方法，包括以下步驟 接收第一模擬信號(hào)；將所述第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 基于所述數(shù)字信號(hào)生成脈寬調(diào)制信號(hào)； 跨越電屏障來發(fā)射脈寬調(diào)制信號(hào)；以及 將脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成已縮放第二模擬信號(hào)。
14.權(quán)利要求13的方法，還包括使用光耦合器來發(fā)射數(shù)字信號(hào)。
15.權(quán)利要求13的方法，其中，所述已縮放第二模擬信號(hào)是基于所述模擬信號(hào)發(fā)生器 所利用的第一模擬信號(hào)編碼與所述模擬信號(hào)接收器所利用的第二模擬信號(hào)編碼之間的差
全文摘要
提供了一種信號(hào)處理器(30)。信號(hào)處理器(30)被配置為接收第一模擬信號(hào)并將第一模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。跨越電屏障來發(fā)射該數(shù)字信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)。然后，將已縮放脈寬調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成由信號(hào)處理器(30)輸出的已縮放第二模擬信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B10/00GK102113244SQ200880130576
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者K. 尼爾森 M., 林德曼 S. 申請(qǐng)人:微動(dòng)公司