(57)【要約】第１の変化速度を有する第１の部分と相対的により速い変化速度を有する第２の部分とを特徴とする波形のピーク値を測定するピーク取り込み回路。ピーク引き伸ばし回路は、波形の部分を時間の関数として引き伸ばす。ディジタル信号処理回路は、ピーク値を決定するために、ピーク引き伸ばし回路の出力波形をサンプリングする。このようにして、急峻な傾斜部分にもかかわらず、ピーク値の計算のために波形全体にわたってサンプルを確実に取り込むことができる。
2005516224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の変化速度を有する第１の部分と相対的により速い変化速度を有する第２の部分とを特徴とする波形のピーク値を測定するためのピーク取り込み回路であって、
前記波形の一部を時間の関数として引き伸ばすように構成されたピーク引き伸ばし回路と、
前記ピーク値を決定するために、前記ピーク引き伸ばし回路の出力波形をサンプリングするように構成されたディジタル信号処理回路とを備えるピーク取り込み回路。
【請求項２】
前記ピーク引き伸ばし回路が、前記波形の前記第２の部分だけを引き伸ばすように構成されている請求項１に記載のピーク取り込み回路。
【請求項３】
前記ピーク引き伸ばし回路が、前記波形の前記第２の部分を所定の割合で引き伸ばすように構成されている請求項１に記載のピーク取り込み回路。
【請求項４】
前記ピーク引き伸ばし回路が、
前記波形を受け取り、かつ反転波形を出力する反転回路と、
前記反転値波形を受け取り、かつ前記反転波形の第２の部分を引き伸ばすＲ−Ｃ回路とを備える請求項１に記載のピーク取り込み回路。
【請求項５】
前記反転回路が、
接地に接続された正入力を有し、かつ第１のノードに接続された出力を有する演算増幅器と、
前記演算増幅器の負入力に接続する第１の抵抗器と、
前記負入力と第２のノードの間に接続された第２の抵抗器とを備える請求項４に記載のピーク取り込み回路。
【請求項６】
前記反転回路が、さらに、
前記負入力と前記第１のノードの間に接続された第１のダイオードと、
前記第１のノードと前記第２のノードの間に接続された第２のダイオードとを備える請求項５に記載のピーク取り込み回路。
【請求項７】
前記第１および第２のダイオードが、前記負入力および前記第１のノードに対してそれぞれ順方向バイアスされるように接続されている請求項５に記載のピーク取り込み回路。
【請求項８】
前記第１および第２のダイオードが、前記負入力および前記第１のノードに対してそれぞれ逆方向バイアスされるように接続されている請求項５に記載のピーク取り込み回路。
【請求項９】
前記Ｒ−Ｃ回路が、電圧源と前記反転回路の出力の間に並列に接続された抵抗器およびコンデンサを備える請求項４に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１０】
前記電圧源が負極性である請求項９に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１１】
前記電圧源が正極性である請求項９に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１２】
前記Ｒ−Ｃ回路が、所定の速度の減衰を有するように構成されている請求項９に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１３】
前記Ｒ−Ｃ回路が、前記反転値波形の前記第２の部分の期間中に減衰を課すように構成されている請求項９に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１４】
前記ディジタル信号処理回路が、前記出力波形の前記第１の部分と前記引き伸ばされた部分の両方をサンプリングするように構成されている請求項１に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１５】
前記ディジタル信号処理回路が、ピーク値を決定するための交点を決定するために、前記第１の部分に沿って測定されたサンプル読取値を使用して外挿し、かつ前記引き伸ばされた部分に沿って測定されたサンプル読取値を使用して外挿するように構成されている請求項１４に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１６】
前記ディジタル信号処理回路が、前記第１の部分のサンプル読取値を使用して、また、前記引き伸ばされた部分のサンプリング読取値を使用して、直線的に外挿するように構成されている請求項１５に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１７】
前記ディジタル信号処理回路が、前記波形のピーク値を決定するために、補正係数に関係して前記交点を調整するように構成されている請求項１５に記載のピーク取り込み回路。
【請求項１８】
第１の変化速度を有する第１の部分と相対的により速い変化速度を有する第２の部分とを特徴とする波形のピーク値を測定するピーク取り込みデバイスであって、
前記波形の一部を時間の関数として引き伸ばす波形伸張手段と、
ピーク値を決定するために、前記波形引き伸ばし手段の出力をサンプリングするディジタル信号処理手段とを備えるピーク取り込みデバイス。
【請求項１９】
前記波形引き伸ばし手段が、前記波形の前記第２の部分だけを引き伸ばす請求項１８に記載のピーク取り込みデバイス。
【請求項２０】
前記波形引き伸ばし手段が、前記波形の前記第２の部分を所定の割合で引き伸ばす請求項１８に記載のピーク取り込みデバイス。
【請求項２１】
前記波形引き伸ばし手段が、
前記波形を受け取り、かつ反転波形を出力する第１の回路手段と、
前記反転波形を受け取り、かつ前記第２の部分を時間の関数として引き伸ばす第２の回路手段とを備える請求項１８に記載のピーク取り込みデバイス。
【請求項２２】
前記信号処理手段が、
前記反転波形の前記第１の部分をサンプリングし、かつ前記引き伸ばされた部分をサンプリングするサンプリング手段と、
前記第１の部分および前記引き伸ばされた部分のサンプル読取値に基づいて前記ピーク電圧を決定するピーク電圧計算手段とを備える請求項１８に記載のピーク取り込みデバイス。
【請求項２３】
前記ピーク電圧計算手段が、前記第１の部分の第１の直線表現を対応するサンプリング読取値に基づいて決定し、かつ前記引き伸ばされた部分の第２の直線表現を対応するサンプリング読取値に基づいて決定する請求項２２に記載のピーク取り込みデバイス。
【請求項２４】
前記ピーク電圧計算手段が、前記第１の直線表現と前記第２の直線表現の間の交点に基づいて前記ピーク値を決定する請求項２３に記載のピーク取り込みデバイス。
【請求項２５】
前記ディジタル信号処理手段が、前記波形のピーク値を決定するために、補正係数だけ前記ピーク値をずらす請求項１８に記載のピーク取り込みデバイス。
【請求項２６】
第１の変化速度を有する第１の部分と相対的により速い変化速度を有する第２の部分とを特徴とする波形のピーク値を測定する方法であって、
前記波形の前記第２の部分を時間の関数として引き伸ばすステップと、
前記第１の部分をサンプリングするステップと、
前記引き伸ばされた部分をサンプリングするステップと、
ピーク値を決定するために、前記第１の部分および前記引き伸ばされた部分のサンプリング読取値を使用して外挿するステップとを備える方法。
【請求項２７】
前記引き伸ばすステップが、
前記波形の前記第１の部分を出力するステップと、
前記第２の部分を所定の減衰速度で出力するステップとを備える請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記外挿するステップが、
前記第１の部分の第１の直線表現を対応するサンプリング読取値を使用して決定するステップと、
前記引き伸ばされた部分の第２の直線表現を対応するサンプリング読取値を使用して決定するステップと、
前記第１の直線表現と前記第２の直線表現の交点の関数として前記ピーク値を決定するステップとを備える請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記波形のピーク値を決定するために、前記外挿するステップで決定された前記ピーク値に補正係数を適用するステップをさらに備える請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記引き伸ばすステップが、前記第２の部分を所定の減衰速度で引き伸ばす請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２００２年1月３１日に出願された米国仮特許出願番号第６０／３５２，５８５号に対して優先権を主張する。
【０００２】
本明細書で記述し議論する内容は、ピーク値取り込み回路に関し、より詳細には、ディジタル信号処理の支援によるピーク取り込み回路および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの診断システムは、入力波形のピーク値の取り込みおよび解析を必要とする。アナログ環境では、普通、従来のサンプル・ホールド回路（Ｓ／Ｈ）を使用してピーク値が決定される。しかし、Ｓ／Ｈ回路は、一般に、関連する最小入力電圧条件を有する。多くの診断用途では、入力信号は最小要求入力電圧より下のピーク値を有し、結果としてＳ／Ｈ回路の歪みのために誤りが生じる。具体的には、最小入力電圧より下では、図１で示すように、大きさがピークに匹敵するかもしれないＳ／Ｈ回路の雑音によって、入力信号は歪んできがちである。このために、Ｓ／Ｈ回路はピーク値を確実に検出することができない。さらに、図１に示すように、第１の変化速度を有する第１の部分と、相対的により速い変化速度を有する第２の部分（または、その逆）とを有する波形では、第２の部分の変化速度を電流で検出することができないために、Ｓ／Ｈ回路はピーク値を取り込むことができないかもしれない。
【０００４】
アナログ環境で、この問題を克服する１つの解決策は、Ｓ／Ｈ回路が確実に機能するように所定の利得で信号を増幅することである。もしくは、入力信号ＶＩＮの立下りエッジを検出するように位相シフト回路を実現することも可能である。しかし、位相シフト回路は、Ｓ／Ｈ回路と同じ問題の多くに悩まされているため、しばしば、確実に機能することができなくなりがちである。残っている修正対策は、入力信号の増幅である。電池給電診断装置のような電力消費を最小にしておかなければならない状況で、入力信号を増幅すると、必要以上の電力量が消費される。
【０００５】
この問題に対処する１つの方法は、ピーク値を取り込むためにアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を使用して波形をディジタル的に信号サンプリングすることによる。図２で示すように、サンプリング速度よりも速い速度で波形は急峻に下がる。これに関連して、ピーク値は上昇中のエッジだけから計算される。しかし、サンプルの読み取りは必ずしもピーク値を取り込まないので、結果は不正確になりがちである。この問題を克服するために高サンプリング速度を使用することができるが、高速Ａ／Ｄ変換器はより高価であり、かつ動作するのにより多くの電力を必要とすることから、多くの診断システム用途では高サンプリング速度は望ましくない。特に、その分野における電池給電診断システムでは、高速Ａ／Ｄ変換器は現実的でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、波形のピーク電圧、特に高変化速度を有し、および／または、大きさの小さい入力信号レベルを確実に検出する必要が生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらおよび他の要求は、第１の変化速度を有する第１の部分と相対的により速い変化速度を有する第２の部分とを有する波形のピーク値を測定するピーク取り込み回路であって、波形の一部を時間の関数として引き伸ばすピーク引き伸ばし回路と、波形のピークを決定するためにピーク引き伸ばし回路の出力波形をサンプリングするディジタル信号処理回路とを備えたピーク取り込み回路によって対処される。ピーク引き伸ばし回路は、波形の第２の部分を所定の伸張速度で引き伸ばすように構成される。この点に関連して、波形の高変化速度にもかかわらずピーク値を決定することができる。
【０００８】
ピーク引き伸ばし回路は、波形を受け取りかつ反転値波形を出力する反転回路、およびこの反転値波形を受け取りかつ反転値波形の第２の部分を引き伸ばすＲ−Ｃ回路を備えることができる。有利なことに、Ｒ−Ｃ回路の減衰は、ピーク値で減衰し始めて、その急峻なエッジを引き伸ばす。
【０００９】
反転回路は、接地に接続する正入力を有しかつ第１のノードに接続された出力を有する演算増幅器と、この演算増幅器の負入力に接続する第１の抵抗器と、負入力と第２のノードの間に接続する第２の抵抗器とを備えることができる。前述の構成で、反転回路は、反転波形をＲ−Ｃ回路の入力に出力する。
【００１０】
反転回路は、さらに、負入力と第１のノードの間に接続された第１のダイオードと、第１のノードと第２のノードの間に接続した第２のダイオードとを備えることができる。１つの構成では、第１および第２のダイオードは、負入力および第１のノードに対してそれぞれ順方向バイアスされる。他の構成では、第１および第２のダイオードは、負入力および第１のノードに対してそれぞれ逆方向バイアスされる。有利なことに、反転回路は、入力の正値波形および負値波形に適合する。
【００１１】
Ｒ−Ｃ回路は、正電圧源または負電圧源と反転回路の出力の間に並列に接続された抵抗器およびコンデンサを備える。Ｒ−Ｃ回路は、高変化速度を有する反転値波形の第２の部分の間中所定の速度で減衰するように設定される。このようにして、出力波形は引き伸ばされた部分を有し、したがって急峻な変化を和らげ、サンプルを取り込むことができるようにする。  
【００１２】
ディジタル信号処理回路は、ピーク引き伸ばし回路の出力波形の第１の部分および第２の部分をサンプリングするように構成することができる。ディジタル信号処理回路は、さらに、ピーク値を決定するための交点を決定するために、漸進的傾斜部分に沿って測定されたサンプル読取値を使用した外挿と、第２の部分に沿って測定されたサンプル読取値を使用した外挿とを行うように構成することができる。ディジタル信号処理回路は、第１の部分のサンプル読取値を使用しかつ引き伸ばされた部分のサンプリング読取値を使用して、直線的に外挿するように構成することができる。交点は、入力波形のピーク値を決定するために、補正係数に関係して調整することができる。有利なことに、高変化速度にもかかわらず、ピーク値を正確に計算するために、波形全体にわたってサンプルを確実に取り込むことができる。
【００１３】
さらに他のやり方で、ここで述べた概念は、第１の変化速度を有する第１の部分と相対的により速い変化速度を有する第２の部分とを有する波形のピークを測定する方法を含む。この方法は、波形の急峻な傾斜部分を時間的に引き伸ばすステップと、第１の部分をサンプリングするステップと、引き伸ばされた傾斜部分をサンプリングするステップと、ピーク値を決定するために第１の部分および伸張された急峻な傾斜部分のサンプリング読取値を使用して外挿するステップとを備える。引き伸ばすステップは、第２の部分を所定の減衰速度で引き伸ばす。引き伸ばすステップは、また、波形の漸進的傾斜部分を出力するステップ、および急峻な傾斜部分を所定の減衰速度で出力するステップも含む。
【００１４】
外挿するステップは、漸進的傾斜部分の第１の直線表現を対応するサンプリング読取値を使用して決定するステップと、伸張された急峻な傾斜部分の第２の直線表現を対応するサンプリング読取値を使用して決定するステップと、第１の直線表現と第２の直線表現の交点でピーク値を決定するステップとを備える。本方法は、さらに、波形のピーク値を決定するために、外挿するステップで決定されたピーク値に補正係数を適用することを含む。
【００１５】
前述の方法に従って、波形の伸張された急峻な傾斜部分および波形の漸進的傾斜部分は、交点すなわちピーク値の計算を実行するようにサンプリングすることができる。
【００１６】
説明された概念の前述および他の特徴、態様、および利点は、添付の図面と共に解釈される次の詳細な説明からいっそう明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の説明において、説明に係る概念および実現を完全に理解できるようにするために、説明の目的で多数の特定の詳細を述べる。しかし、当業者には明らかになることであろうが、本明細書で述べる概念は、これらの特定の詳細なしに実践することができる。他の例では、説明を不必要に不明瞭にしないようにするために、よく知られている構造およびデバイスはブロック図の形で示す。
【００１８】
図３は、ここに開示されるような新規なピーク取り込みシステム１のブロック図である。このシステムは、加えられた波形のピーク値の取り込みおよび測定を必要とする診断システムまたは任意の他のシステムで実施することができる。さらに、図３は、ピーク取り込み回路システム１の入力に加えられる波形ＶＩＮを示す。この加えられた波形ＶＩＮは様々な形であり、図示の波形に限定されない。波形は、線形であっても、或いはピークおよび谷を伴う非線形であってもよい。図示のように、ＶＩＮは、共通して波形ＶＩＮと称される２つの択一的な形、すなわち正値波形ＶＩＮ１および負値波形ＶＩＮ２で示される。各波形は、鋸歯型波形と同様であり、第１の変化速度を有する第１の部分と、相対的により速い変化速度を有する第２の部分とを有する。図３は、また、上述の正値波形ＶＩＮ１および負値波形ＶＩＮ２の入力に対応する２つの出力波形Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２を示す。出力波形Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２は、それぞれ、共通してＶｐｅａｋと称される正のピーク値Ｖｐｅａｋ１または負のピーク値Ｖｐｅａｋ２を有する。共通してＶｏｕｔと称される各出力波形Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２は、ＶＩＮと同様に、第１の部分２と、引き伸ばされた部分６とを有する。
【００１９】
ここで説明する概念の有利点の１つは、特にこの性質の正波形ＶＩＮ１および負波形ＶＩＮ２の一方のピーク値Ｖｐｅａｋを検出することができることである。さらに、ここで説明する回路は、ピーク引き伸ばし回路（ＰＳＣ）８を使用して波形ＶＩＮのピーク電圧Ｖｐｅａｋを確実に検出しかつ取り込むことで、従来の取り込み回路の問題を克服する。このピーク引き伸ばし回路（ＰＳＣ）８は、時間の関数として波形ＶＩＮの第２の部分６を引き伸ばして、ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）１０が多数のサンプル読取値を取り込むことができるようにする。
【００２０】
ＤＳＰ１０はブロック図の形で示すが、ＤＳＰ１０の様々な実施が当業者にはよく知られている。これらの実施には、アナログ・ディジタル変換のような動作を行う集積回路を含めても良い。ここに述べる計算を実行するために、ハードウェアまたはソフトウェアを使用してもよい。
【００２１】
ＰＳＣ８は、入力波形ＶＩＮの第１の部分２を監視するように構成される。ピークＶｐｅａｋのとき、ＰＳＣ８は、引き伸ばされた部分６をつくる減衰信号を出力する。サンプル読取値は、波形のこの部分６に沿ってＤＳＰ１０で取り込むことができる。ハッシュ・マーク１２は、第１の部分と引き伸ばされた部分２、６の両方のサンプル読取値を表す。出力波形Ｖｏｕｔを解析するためにＤＳＰ１０を使用することにより、ＰＳＣ８は、ここで述べたピーク電圧検出用の従来のハードウェア回路に比べて複雑さを軽減することができる。その結果として、ＰＳＣ８は、有利なことに低雑音および低電力特性を有しており、特に、低入力電圧波形かつ上述の性質の波形の信号処理に好都合である。
【００２２】
ピーク電圧を計算するために、ＤＳＰ１０は、出力波形Ｖｏｕｔの第１の部分２と引き伸ばされた部分６の両方をサンプリングする。ハッシュ・マーク１２は、出力波形Ｖｏｕｔに沿って取り込まれたサンプル読取値或いはサンプル点を示す。有利なことに、ＰＳＣ８による引き伸ばしのために、Ｖｏｕｔのこれらの部分２、６に沿って多数のサンプルを取り込むことができる。
【００２３】
それから、ＤＳＰ１０は、ピーク値Ｖｓａｍｐｐｅａｋを決定するために、サンプル読取値１２を使用して直線的な外挿を行う。図４は、第１の部分２に沿って取り込まれたサンプリング読取値の直線外挿１４および引き伸ばされた部分６に沿って取り込まれたサンプリング読取値の直線外挿１６が重ね合わされた出力波形Ｖｏｕｔの例を示す。波形のサンプル読取値を使用する直線外挿の手法は、当業者にはよく知られており、簡略のため、ここでは議論しない。この手法は、ＤＳＰ１０が実施する。
【００２４】
図示のように、ＶｓａｍｐｐｅａｋとＶｐｅａｋの間には僅かなずれがある。しかし、このずれは、多くの診断用途では無視できるほどなので、無視することとする。このずれによって、ピーク取り込みシステム１の精度が心配なほどに下がる場合には、補正係数をＶｓａｍｐｐｅａｋに適用してＶｐｅａｋを決定することができる。設計者は、以下で述べる回路部品の既知の特性に基づいて補正係数１８を計算することを選ぶことができる。この点に関連して、補正係数は入力信号に依存して変化するかもしれない。このように補正係数１８を決定するために、ＤＳＰ１０を使用することができる。他の選択においては、設計者は、ピーク取り込みシステム１の一般的な実施を評価し、そして、加えられそうな入力波形ＶＩＮの範囲に対する中央補正係数１８を決定する試験を行うことができる。これに関連して、静的な補正係数１８により、全てのＶｓａｍｐｐｅａｋ値を実質的にＶｐｅａｋに補正することが可能であり、これによって、従前のものに比べて、計算の電力および時間が軽減される。
【００２５】
図５は、Ｖｏｕｔの引き伸ばされた部分に導入された僅かな歪みを示し、この歪みはＰＳＣ８の抵抗器−コンデンサ（Ｒ−Ｃ）回路（図６および７で詳細に示す）によって生じている。理想的な減衰部分２０に対する引き伸ばされた（減衰）部分６の湾曲が歪みを表す。この歪みは多くの場合「垂下（ｄｒｏｏｐ）」と呼ばれ、これは信号処理、特に減衰回路で一般に起こることである。多くの例では、図４で示すように、測定値があまり影響を受けないので、垂下を無視することができる。しかしながら、先に述べたように、ピーク取り込みシステム１の感度要求条件によっては、設計者は垂下を補償したいと思うことがある。
【００２６】
垂下の湾曲はＲ−Ｃ回路の減衰速度に比例する。言い換えれば、よりゆっくりした減衰ほど、垂下の湾曲はますますひどくなる。垂下の屈曲部分は時間においてさらに伸ばされ（引き伸ばしが大きくなり）、そして伸張され、急峻に引き伸ばされた部分６がゼロ値に達する時間がより長くなる。したがって、より高速度であるほど、ますます多くのサンプル読取値が可能になる。しかし、Ｖｓａｍｐｐｅａｋを決定するための、第１の部分２および引き伸ばされた部分６のサンプル読取値１２に基づいた直線外挿１４、１６は、ますます正確でなくなる。この場合は、より大きな補正係数１８が使用される。設計が許すとき、多数のサンプル１２を取り込むことができるが十分に短く垂下が無視できる引き伸ばし速度を、選ぶのが好ましい。
【００２７】
図６は、負値波形ＶＩＮ２の第２の部分４を引き伸ばすためのピーク引き伸ばし回路８を示す。図７は、正値波形ＶＩＮ１の第２の部分４を引き伸ばすためのピーク引き伸ばし回路８を示す。
【００２８】
図６および７の部品の接続を比較すると、図６では、ダイオードＤ１およびＤ２は、演算増幅器（オペアンプ）ＯＰ１の負入力に対して順方向バイアスの方法で接続されている。対照的に、ダイオードＤ１’およびＤ２’は逆方向バイアスの方法で接続されている。さらに、図６では、５ボルトの負電圧がＲ−Ｃ回路に供給され、一方で図７では、５ボルトの正電圧がＲ−Ｃ回路に加えられている。他の点では、残りの部品の接続は同じである。前述の差は、図７におけるような正値入力波形ＶＩＮ１および図６におけるような負値波形ＶＩＮ２に適合している。
【００２９】
再び図６および７を参照して、第１の回路段は、バイパスを有するインバータである。第１の回路段は、オペアンプＯＰ１の反転（負）入力に接続された抵抗器Ｒ１を備える。抵抗器Ｒ２は、負入力とノードＮ２の間に接続する。オペアンプＯＰ１の非反転（正）入力は接地に接続する。図６で、順方向バイアス・ダイオードＤ１は負入力とノードＮ１の間に接続し、順方向バイアス・ダイオードＤ２はノードＮ１とＮ２の間に接続する。図７において、逆方向バイアス・ダイオードＤ１’は負入力とノードＮ１の間に接続し、逆方向バイアス・ダイオードＤ２’はノードＮ１とＮ２の間に接続している。
【００３０】
理想的なオペアンプＯＰ１の動作を仮定すると、ＶＩＮに対する出力の比は、次のようになる。
ＶＯＰｏｕｔ＝（−Ｒ２／Ｒ１）ＶＩＮ
【００３１】
抵抗器の値Ｒ１とＲ２を実質的に等しく選ぶのが好ましく、このことは１の利得に対応する。利得が生じた場合には、利得を補償するために、ピーク電圧Ｖｐｅａｋを計算するときＤＳＰ１０で追加の信号処理を行うべきである。追加の信号処理は当業者にはよく知られており、ここで明確に述べない。設計者は、実施に依存して利得量を変えることを選ぶことができる。
【００３２】
第２の回路段（Ｒ−Ｃ回路）は、波形ＶＩＮの第２の部分４で、ピーク値からの減衰を行うために、第１段の出力に接続している。図示された並列接続の抵抗器−コンデンサ（Ｒ−Ｃ）回路は、第１の回路段の出力と、−５ボルト電圧源との間を接続する。Ｒ−Ｃ回路は、波形の立下りエッジの間に、既知の減衰速度で放電することにより、Ｖｐｅａｋに達した入力波形ＶＩＮに減衰を与える。この減衰速度は、下の式で与えられる。設計者は、所望の減衰速度のためにコンデンサＣ１および抵抗器Ｒ３の値を選ぶことができる。さらに、ＤＳＰ１０の解析の精度は、既知の減衰速度および予測可能な垂下によって、さらに高められる。減衰速度および垂下は次式で与えられる。
Ｖｏｕｔ(t)＝(ＶＯＰｏｕｔ)｛ｅ−ｔ／(Ｒ３)(Ｃ１)｝
（但しＶｐｅａｋにてｔ＝０）
【００３３】
ダイオードＤ１、Ｄ２またはＤ１’、Ｄ２’は、反転値波形がノードＮ２に出力されるように、入力波形ＶＩＮの異なる部分の期間において導通する。いったん波形がピーク値Ｖｐｅａｋに達し急峻に下がると、ダイオードＤ１およびＤ２は非導通状態になり、これによって、Ｒ−Ｃ回路は減衰速度に従って放電するようになる。
【００３４】
図７を参照して、ダイオードＤ１’およびＤ２’は逆方向バイアスされ、Ｒ−Ｃ回路は、正値波形ＶＩＮ２の検出に適合するために＋５電源を有する。これに反して、図６では、ダイオードＤ１およびＤ２は順方向バイアスされ、Ｒ−Ｃ回路は、負値波形ＶＩＮ１に適合するためｎ−５電源を有する。
【００３５】
具体的には、図６と共に図８（ａ）〜（ｃ）を参照して、オペアンプＯＰ１は、入力波形ＶＩＮ１の反転波形ＶＯＰｏｕｔ１を出力する。このため、ＶＯＰｏｕｔ１が負の値である間にＲ−Ｃ回路は充電され、そして、反転波形の第２の部分４を減衰させ、このようにして急峻な伸張部分６を発生させる。
【００３６】
同様に、図７と共に図９（ａ）〜（ｃ）を参照して、オペアンプＯＰ２は、入力波形ＶＩＮ２の反転波形ＶＯＰｏｕｔ２を出力する。このため、ＶＯＰｏｕｔ２が正の値である間にＲ−Ｃ回路は充電され、そして、反転波形の第２の部分４を減衰させ、このようにして引き伸ばされた部分６を発生させる。
【００３７】
部品値の選択は、当技術分野で知られている計算方法および実験方法によって決定することができる。同様に、コンピュータ・シミュレーション・パッケージを使用して、特定の設計条件に最適な部品値を決定することができる。部品値の選択を要約すると、
【００３８】
１．好ましくは、Ｒ１およびＲ２は、１の利得に対応するように選択されるが、これは、設計および実施の要求条件に依存する。
【００３９】
２．Ｒ３およびＣ１は、速い減衰速度を与えるように選ばれる。言い換えると、波形をＶｐｅａｋから減衰させる時間は、いっそう正確な外挿を行うために十分に短いが確実な測定を行うために多数のサンプルを得るように十分に長くなければならない。
【００４０】
３．ダイオードＤ１およびＤ２は、逆方向電流の流れを防止する。
【００４１】
４．Ｒ−Ｃ回路に供給される電源電圧は、減衰速度に比例する。減衰速度を長くする、より小さな絶対値と比較して、電源電圧の絶対値が高いほど減衰速度は増す。５ボルトの絶対値は、サンプルの取り込みを許容しつつ十分な引き伸ばし部分６を提供することが分かった。他の値は、実施に依存して使用することができる。
【００４２】
例えば、ＰＳＣ８の第２の回路段において、コンデンサＣ１が４７０ピコ（４７０×１０−１２）ファラッドの値を有し、抵抗器Ｒ３が１メガ（１×１０６）オームの値を有し、また、０．４ミリボルトのピーク入力ＶｐｅａｋがＰＳＣ８の入力に加えられる場合、減衰するための時間は極端に速くなる。減衰中にサンプリングされた点に基づいて、ＤＳＰ１０は、上述の関係を適用して、Ｖｐｅａｋを決定するように外挿することができる。第２の部分２の傾きと比較して、ＤＳＰ１０は、０．４ミリボルトまたはそれから僅かにずれたところに、交点Ｖｐｅａｋを正確に計算することができる。
【００４３】
図８は、ＤＳＰ１０の計算による解析のフローチャートを示す。ＰＳＣ８の出力ＶｏｕｔがＤＳＰ１０で解析される。最初に、ステップＳ１およびＳ２で、出力Ｖｏｕｔがサンプリングされる。サンプリング速度は、設計要求条件に依存して選ぶことができる。サンプリング速度が高いほど、より高い精度が助長されるが、より多くの電力および処理時間が消費される。設計者は、要求精度、処理時間および電力使用量の制約に依存して、サンプリング速度を選ぶことができる。ステップ１および２、すなわちＳ１およびＳ２は、実際は同じステップであってもよい。しかし、説明の目的のために、第１の部分２のサンプリングは、引き伸ばされた部分６と区別する。いったんサンプリングされると、ＤＳＰ１０は、ステップ１からのサンプル値を解析して第１の部分２の直線表現１４を計算する。ステップ４で、ＤＳＰ１０は、ステップ２のサンプル値を解析して、引き伸ばされた傾斜部分６の直線表現１６を計算する。ピーク電圧Ｖｐｅａｋを決定するとき、ステップ５（Ｓ５）で、解析を使用して直線表現１４、１６の交点が計算される。その結果として、交点は入力波形ＶＩＮのピーク電圧Ｖｐｅａｋを表す。設計者の選択で、ステップＳ５’におけるように、補正係数で交点のピーク値をずらして、この点と入力波形のピーク値の間のずれを補正することができる。
【００４４】
ここで説明した実施例は、１２ボルト、約４２ボルトなどのような適切な電圧を供給する電池、交流発電機などのような任意の適切な電圧源を含むことができ、またはこのような電圧源で使用することができる。
【００４５】
ここで説明した実施例は、任意の所望のシステムまたはエンジンと共に使用することができる。それらのシステムまたはエンジンは、ガソリン、天然ガス、プロパンなどのような化石燃料、電池、磁石発電機、太陽電池などのような電気、風、およびそれらの混成物または組合せを使用する要素を備えることができる。このシステムまたはエンジンは、自動車、貨物自動車、ボートまたは船、自動二輪車、発電機、飛行機などのような他のシステムに組み込むことができる。
【００４６】
新規なＤＳＰ支援によるピーク取り込み回路および方法を詳細に説明しかつ図示したが、明らかに理解されることであるが、前述のことは、単に例示および例としてだけであり、制限するものとして解釈されるべきでなく、本発明の精神および範囲は、添付の特許請求の範囲の項によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来のピーク取り込み回路に加えられた入力信号に対する雑音の効果を示す図である。
【図２】漸進的傾斜部分およびより急峻な傾斜部分を有する波形の例を示す図である。
【図３】ＤＳＰ支援によるピーク取り込み回路を示すブロック図である。
【図４】重畳された直線外挿表現を有する、ＤＳＰ支援によるピーク取り込み回路の出力信号を示す図である。
【図５】ピーク取り込み回路の出力に及ぼす歪みの効果を示す図である。
【図６】ピーク引き伸ばし回路を模式的に示す図である。
【図７】他の構成のピーク引き伸ばし回路を模式的に示す図である。
【図８（ａ）】図６のピーク引き伸ばし回路に加えられた正値入力波形を示す図である。
【図８（ｂ）】図６の演算増幅器の出力を示す図である。
【図８（ｃ）】図６のピーク取り込み回路の出力を示す図である。
【図９（ａ）】図７のピーク引き伸ばし回路に加えられた負値入力波形を示す図である。
【図９（ｂ）】図７の演算増幅器の出力を示す図である。
【図９（ｃ）】図７のピーク取り込み回路の出力を示す図である。
【図１０】ピーク引き伸ばし回路の出力の信号に対して行われるＤＳＰ解析を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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