组合AC/DC峰值检测器和信号类型鉴别器

摘要

公开了一种用于电流检测和鉴别的器件和方法。所述器件包括：被配置为接收电流输入的差动接收器；与输入级通信的正侧施密特触发器，其中，所述正侧施密特触发器被配置为接收由输入级提供的输出，并且其中，所述正侧施密特触发器被配置为产生表示电流输入的正侧施密特触发器输出；以及与所述输入级通信的负侧施密特触发器，其中，所述负侧施密特触发器被配置为接收由所述输入级提供的输出，并且其中，所述负侧施密特触发器被配置为产生表示电流输入的负侧施密特触发器输出。

权利要求

1.一种用于检测和鉴别接收到的输入AC和DC信号的器件，该器件包括：输入级，其被配置为接收信号输入；

与所述输入级通信的正侧峰值检测器，其中，所述正侧峰值检测器被配置为接收由输入级提供的输出，并且其中，所述正侧峰值检测器被配置为产生表示信号输入的正侧峰值检测器输出；以及与所述输入级通信的负侧峰值检测器，其中，所述负侧峰值检测器被配置为接收由输入级提供的输出，并且其中，所述负侧峰值检测器被配置为产生表示信号输入的负侧峰值检测器输出，所述器件还包括检测输入信号的存在并根据正侧峰值检测器输出和负侧峰值检测器输出来在输入信号的AC、正DC或负DC之间确定类型的装置，其中：-当正侧峰值检测器输出为无效时和当负侧峰值检测器输出为无效时，没有输入信号被检测到；

-当正侧峰值检测器输出为有效时和当负侧峰值检测器输出为无效时，检测到输入正DC信号；

-当正侧峰值检测器输出为无效时和当负侧峰值检测器输出为有效时，检测到输入负DC信号；

-当正侧峰值检测器输出为有效时和当负侧峰值检测器输出为有效时，检测到输入AC信号。

2.权利要求1的器件，其中，所述输入级是差动接收器。

3.权利要求1的器件，其中，正侧峰值检测器包括施密特触发器。

4.权利要求1的器件，其中，负侧峰值检测器包括施密特触发器。

5.权利要求1的器件，其中，正侧峰值检测器包括比较器。

6.权利要求1的器件，其中，负侧峰值检测器包括比较器。

7.权利要求1的器件，还包括与输入级的运算放大器部分协作地布置的一对二极管。

8.权利要求7的器件，其中，所述一对二极管是齐纳二极管。

9.一种用于检测和鉴别接收到的输入AC和DC信号的器件，所述器件包括：差动接收器，其被配置为接收信号输入；

与差动接收器通信的正侧施密特触发器，其中，所述正侧施密特触发器被配置为接收由差动接收器提供的输出，并且其中，所述正侧施密特触发器被配置为产生表示信号输入的正侧施密特触发器输出；以及与所述差动接收器通信的负侧施密特触发器，其中，所述负侧施密特触发器被配置为接收由差动接收器提供的输出，并且其中，所述负侧施密特触发器被配置为产生表示信号输入的负侧施密特触发器输出，所述器件还包括检测输入信号的存在并根据正侧施密特触发器输出和负侧施密特触发器输出来在输入信号的AC、正DC或负DC之间确定类型的装置，其中：-当正侧施密特触发器输出为无效时和当负侧施密特触发器输出为无效时，没有输入信号被检测到；

-当正侧施密特触发器输出为有效时和当负施密特触发器输出为无效时，检测到输入正DC信号；

-当正侧施密特触发器输出为无效时和当负侧施密特触发器输出为有效时，检测到输入负DC信号；

-当正侧施密特触发器输出为有效时和当负侧施密特触发器输出为有效时，检测到输入AC信号。

10.权利要求9的器件，其中，正侧施密特触发器包括比较器。

11.权利要求9的器件，其中，负侧施密特触发器包括比较器。

12.权利要求9的器件，还包括与差动接收器的运算放大器部分协作地布置的一对二极管。

13.权利要求12的器件，其中，所述一对二极管是齐纳二极管。

说明书

组合AC/DC峰值检测器和信号类型鉴别器

[0001] 优先权声明

[0002] 本专利文件根据美国法典第35条第119（ e）款的规定要求2008年7月9日提交的美国临时专利申请序号61/079,264的优先权。此临时专利申请的内容出于一切目的通过引用结合到本文中。

背景技术

[0003] 用于信号检测和鉴别的方法、系统、电路和器件通常是复杂的，这增加这些已知系统和方法的设置成本、维护成本以及总体设计成本。输入到或者否则提供给这些已知系统和方法的信号可以包括AC信号或电流、DC信号或电流或AC和DC信号或电流的任何组合。例如，火警系统可以包括被配置为生成被监督输出的火警放大器。被监督输出又可以被配置为利用AC信号或电流来驱动一个或多个火警扬声器。被监督输出还可以被配置为在待机情况期间利用DC信号或电流。因此，可能要求接收被监督输出的任何器件、卡或自动化组件接收输入AC和DC信号或电流两者并在其间进行鉴别。

发明内容

[0004] 在本文中提供的本专利和公开涉及用于检测和鉴别接收到的输入AC和DC信号或电流的方法、系统、电路和器件。特别地，公开的实施例提供被配置为检测并区分AC信号、正DC信号和负DC信号的单个器件或电路。因此，在接收或输入波形的正和负侧都监视并评估输入或接收信号。

[0005] 在一个实施例中，公开了一种用于电流检测和鉴别的器件。该器件包括：被配置为接收电流输入的输入级；与所述输入级通信的正侧峰值检测器，其中，所述正侧峰值检测器被配置为接收由所述输入级提供的输出，并且其中，所述正侧峰值检测器被配置为产生表示电流输入的正侧峰值检测器输出；以及与所述输入级通信的负侧峰值检测器，其中，所述负测峰值检测器被配置为接收由所述输入级提供的输出，并且其中，所述负侧峰值检测器被配置为产生表示电流输入的负侧峰值检测器输出。

[0006] 在另一实施例中，公开了一种用于电流检测和鉴别的器件。所述器件包括：被配置为接收电流输入的差动接收器；与输入级通信的正侧施密特触发器，其中，所述正侧施密特触发器被配置为接收由输入级提供的输出，并且其中，所述正侧施密特触发器被配置为产生表示电流输入的正侧施密特触发器输出；以及与所述输入级通信的负侧施密特触发器，其中，所述负侧施密特触发器被配置为接收由所述输入级提供的输出，并且其中，所述负侧施密特触发器被配置为产生表示电流输入的负侧施密特触发器输出。

[0007] 公开了其它实施例，并且可以单独地或以组合在一起的方式来使用每个实施例。在以下详细说明和附图中描述了公开实施例的附加特征和优点，并且其通过以下详细说明和附图将是显而易见的。

附图说明

[0008] 图1举例说明根据本文提供的公开配置的检测和鉴别电路的实施例；以及[0009] 图2举例说明表示示例性检测和鉴别过程的流程图。

具体实施方式

[0010] 在本文中提供的本专利和公开涉及用于检测和鉴别接收到的输入AC和DC信号或电流的方法、系统、电路和器件。特别地，公开的实施例提供被配置以检测并区分AC信号、正DC信号和负DC信号的单个器件或电路。因此，在接收或输入波形的正和负侧都监视并评估输入或接收信号。

[0011] 图1举例说明被配置为检测信号的存在并确定所检测的信号是AC还是DC信号的示例性电路100。示例性电路100还被配置为确定任何所检测或接收的输入信号的极性。可以利用示例性电路100来替换常规电路或器件，常规电路或器件利用单独电路来检测每个种类或类型的接收信号。示例性电路100可以被结合在任何数目的器件中，所述器件诸如是例如自动化组件、火警系统器件或任务是或意图检测并鉴别接收到的输入AC和DC信号或电流的任何其它器件。

[0012] 示例性电路100包括接收或输入级102。在本示例性实施例中，输入级102是被配置为将经由“信号输入+”（用参考数字108识别）和“信号输入-”（用参考数字110识别）接收到的差动输入信号转换成被可通信地连接或耦合的正峰值检测器104和负峰值检测器106利用的单端（single -ended）信号（用参考数字112识别）的差动接收器。可以根据经由输入端108和110提供的预期输入信号来配置和/或用其它类型的接收器或电压缓冲器来替换差动输入或输入级102。输入级102还包括被选择、确定尺寸和配置为限定具有下文讨论的运算放大器114的差动运算放大器拓扑结构的电阻器109a(R6)、109b(R7)、109c(R10) 和109d(R11)、109e(R8)和109f(R12)。电阻器109a(R6)、109b(R7)、109c(R10)和109d(R11)以及电阻器109e(R8)和109f(R12)的比确定输入级102的增益或衰减。如在本文中所使用和描述的，术语“用于…的装置”用来描述替换实施例和可以与本文公开的一个或多个元件一起利用、集成和/或预期的结构。例如，用于控制增益或衰减的装置可以包括电气组件的任何已知结构、比或布置，可以包括任何固态电路和/或可以包括任何计算机生成或控制的信号、输入或其它电压变化。

[0013] 图1所示的示例性输入级102被配置为在输入端上提供具有扬声器电平（25VRMS和更高）音频信号期望值的单位增益或因数1的增益（等效于0dB）。例如，在本实施例中，电阻器109a(R6)的值应当等于109c(R10)。基本上，在不考虑齐纳二极管116(VR1)和118(VR2)的效应的情况下，电阻器的比109e/(109a + 109b) = 109f/(109c + 109d)确定系统的增益。在全部六个电阻器109a至109f是相同值的情况下，差动运算放大器114(U1A)实际上对输入信号进行衰减。输入信号电平期望值、期望灵敏度和咳嗽（cough）延迟的行为是应确定增益设置的项目。

[0014] 可以优选地使得咳嗽延迟在所有输入信号电平下都是相同的，或者根据信号电平可变。在前者的情况下，信号112应理想地在所有有用信号电平下都是轨（railing）（最大或最小输出电压），以便累积电容器122和140始终被充电至相同的电平，通过泄放电阻器123a和133e产生一致的放电时间。然而，优选的是具有检测那些信号所需的最低增益，因为高增益可能导致错误或不准确的信号或噪声检测。例如，可以将25VRMS确立为最低可容许扬声器电平，随后是70V和100V RMS。假设此电路必须在检测25VRMS AC信号和±8VDC信号的同时具有一致的咳嗽延迟，则增益因数应在三（3）附近。

[0015] 示例性输入级102还包括分别被布置为与电阻器109a(R6)、109b(R7)、109c(R10)和109d(R11)协作以保护运算放大器（op-amp）U1A（用参考数字114识别）的一对齐纳二极管116(VR1)和118(VR2)。在本示例性实施例中，齐纳二极管116(VR1)和118(VR2)是被布置为保护运算放大器114免受过电压影响的9.1V齐纳二极管。输入级102与正侧峰值检测器104和负侧峰值检测器106通信。

[0016] 正侧峰值检测器104利用二极管120(D1)来在防止沿着除电阻器123a(R5)之外的任何路径的电压放电的同时将电容器122(C5)充电至从输入级102接收到的输入信号124的最高正电压值。相互并联地布置的电容器122(C5)和电阻器123a(R5)的值的组合确定电容器122(C5)放电所花费的时间量。此放电时间也称为咳嗽延迟。可替换地，作为放电时间或咳嗽延迟的替代或除此之外，用于控制放电时间的其它手段可以包括利用物理（机械）或电子开关来使正侧峰值检测器104复位。

[0017] 正侧峰值检测器104还包括在与电阻器123b(R3)和123c(R4)协作的在运算放大器124(U1C)周围或之上构建的施密特触发器。施密特触发器本质上是正反馈的比较器电路，其中电阻器123b(R3)和123c(R4)的比确定滞后。电容器125(C2)可以是用来加快运算放大器开关速度并避免不期望震荡的“加速”电容器。可以省略电容器125(C2)，但是当使用基于运算放大器的施密特触发器时推荐电容器125(C2)。施密特触发器的滞后通常描述一对可选或可调阈值。当到施密特触发器的输入在第一阈值之上时，施密特触发器提供高输出。当到施密特触发器的输入在第二阈值以下时，施密特触发器保持输入的值或幅值。换言之，当到非反相（non-inverting）施密特触发器的输入在高阈值之上时，施密特触发器提供高输出。该输出保持高，直至到施密特触发器的输入下落至低阈值以下为止。反相施密特触发器的行为与输出电平期望值相同，其对于高输入而言是为低且对于低输入而言为高。结合到正侧峰值检测器104中的施密特触发器可以是低电平有效触发器，以便负输出信号或电源指示正输入信号的存在。可以基于期望行为和部件选择来利用比较器或高电平有效电路或使用比较器或高电平有效电路进行替代。

[0018] 电压缓冲器126(U1B)保护并防止运算放大器124(U1C)与电容器122(C5)相交互。在替换实施例中，可以根据与运算放大器124(U1C)有关的后续电路的精确拓扑结构来去除电压缓冲器126(U1B)。由电阻器123d(R1)和123e(R2)的比来提供或标定（scale）与运算放大器124(U1C)相关联的基准或输出，同时电容器128(C1)提供低通滤波。电压跟随器130(U1D)缓冲或否则存储与运算放大器124(U1C)相关联的基准或输出。此基准可以未被缓冲（注意）、未被滤波、或以另一方式实现（即现成（off-the-shelf）离散电压基准）。由正侧峰值检测器104提供的输出“检测+”对于正侧的无效信号（阈值以下信号）而言为高（接近正电源轨），并且对于存在于正侧的有效信号（阈值以上信号）而言为低（接近于负电源轨）。

[0019] 负侧峰值检测器106可以是正侧峰值检测器104的镜像。换言之，利用二极管132(D2)将电容器134(C10)充电至从输入级102接收到的输入信号124的最大负电压值，同时防止沿着除电阻器133a(R15)之外的任何路径的电压放电。相互并联地布置的电容器
134(C10)和电阻器133a(R15)的值的组合确定电容器134(C10)放电所花费的时间量或咳嗽延迟。如前文所讨论的，用于控制放电时间的其它手段可以包括利用物理（机械）或电子开关来进行复位。

[0020] 负侧峰值检测器106还包括与电阻器133b(R16)和133c(R17)协作的在运算放大器136(U2C)周围或之上构建的施密特触发器。电阻器133b(R16)和133c(R7)的比确定滞后量。可以省略电容器135(C9)，但是当使用基于运算放大器的施密特触发器时推荐电容器135(C9)。结合到负侧峰值检测器106中的施密特触发器可以是低电平有效触发器，以便负输出信号或电源指示正输入信号的存在。可以基于期望行为和部件选择来利用比较器或高电平有效电路或使用比较器或高电平有效电路进行替代。

[0021] 电压缓冲器138(U2B)保护并防止运算放大器136(U2C)与电容器134(C10)相交互。在替换实施例中，可以根据与运算放大器136(U2C)有关的后续电路的精确拓扑结构来去除电压缓冲器138(U2B)。由电阻器133d(R13)和133e(R14)的比来提供或标定与运算放大器136(U2C)相关联的基准或输出，同时电容器140(C8)提供低通滤波。电压跟随器142(U2D)缓冲或否则存储与运算放大器136(U2C)相关联的基准或输出。此负侧峰值检测器106的输出“检测-”对于存在于负侧的有效信号（阈值以下信号）而言为高（接近正电源轨），并且对于负侧的无效信号（阈值以上信号）而言为低（接近于负电源轨）。

[0022] “检测+”和“检测-”信号的组合允许任何后续逻辑电路、程序或其它软件检测输入信号的存在，并确定存在的信号的类型。表1表示信号的解释。

[0023]检测+ 检测- 输入信号类型
无效 无效 无输入信号
有效 无效 输入正DC信号
无效 有效 输入负DC信号
有效 有效 输入AC信号

[0024] 表1：信号解释

[0025] 输入级102及正和负侧峰值检测器104和106的结构提供不仅能检测输入AC信号，而且还能将信号区分为AC、正DC和负DC的DC耦合电路。在要求检测交替地存在于同一输入线上的AC和DC信号两者的应用中可以利用此示例性结构和公开的教导。可以与火警放大器的被监督输出相结合地利用此结构，火警放大器使用AC信号来驱动扬声器并将DC信号用于待机情况下的监督。在利用或要求分极（polarized）（清楚的正（+）和负（-））配线布局以用于具有DC监督的AC信号的其它结构中（诸如例如在由伊利诺依州布法罗市的SIEMENS BUILDING TECHNOLOGIES提供的XLSV和MXLV系统中利用的放大器），可以利用示例性电路100来在保持整个系统的功能的同时检测具有相反极性的配线。例如，如果监督电压预定为+8VDC，但示例性电路100检测到负DC电压，则很可能存在极性反转。

[0026] 图2举例说明表示示例性检测和确定过程的流程图200。在方框202处，可以在输入级或差动接收器处接收表示电流或电压变化、交流、正直流和/或负直流的信号。在方框204处，可以将来自输入级的输入提供给正侧峰值检测器和负侧峰值检测器。在方框206处，在正侧峰值检测器处接收输出。在方框208处，正侧峰值检测器提供表示在输入级处接收到的信号的输出。在方框210处，在负侧峰值检测器处接收输出。在方框212处，负侧峰值检测器提供表示在输入级处接收到的信号的输出。在方框214处，根据在表1中提供的信号解释来评估在方框208和212处生成的输出。

[0027] 应理解的是本文所述的当前优选实施例的各种变更和修改对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。变更和修改可以包括但不限于部件或组件选择、组件值或特性的选择、精确布置和/或布局、单或双电源的包括。例如，可以与单电源相结合地利用示例性电路100，以便正电源保持不变，而负电源连接到功率返回（地），并且接地基准连接到诸如中间轨（midrail）基准的基准电压。这些变更可以是影响或改变示例性电路100的性能的实施方式。在不脱离本发明的精神和范围的情况下且在不减少其预定优点的情况下，可以进行此类变更和修改。因此，意图在与此类变更和修改被所附权利要求所覆盖。