專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(translation)系統(tǒng)及方法，并且尤其涉及用于執(zhí)行非線(xiàn)性 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
光耦合器是一種采用光(light)將信號(hào)從第一設(shè)備傳達(dá)到第二設(shè)備的設(shè)備。從而 光耦合器能夠用來(lái)提供例如特定組件或電路之間的電氣隔離。有利地是電氣隔離能夠用來(lái) 防止組件或電路汲取(drwaing)過(guò)多的電流。電氣隔離能夠進(jìn)一步用于防止設(shè)備中的短路 或其它問(wèn)題影響其它設(shè)備。因此，光耦合器經(jīng)常被用于隔離電氣設(shè)備和/或電路。在設(shè)備位于易爆炸或危險(xiǎn)環(huán)境中的情況下采用一種隔離應(yīng)用。光耦合器可以被用 來(lái)確保設(shè)備不會(huì)并且不能汲取過(guò)多的電流，并且因此避免產(chǎn)生電火花或?qū)е缕鸹稹９怦詈掀骶哂腥秉c(diǎn)。光耦合器的切換(switching)速度相對(duì)較慢。結(jié)果，光耦合 器具有有限的信令(signaling)帶寬。此外，光耦合器是一種無(wú)源設(shè)備，并且不執(zhí)行任何信 號(hào)傳送控制或調(diào)節(jié)

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種用于對(duì)數(shù)字化AC信號(hào)執(zhí)行非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括輸入端，其用于接收數(shù)字化AC信號(hào)；輸出端，其用于輸出經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)；以及處理系統(tǒng)，其耦合到所述輸入端和輸出端并且被配置為接收該數(shù)字化AC信號(hào)，采 用預(yù)定的傳遞函數(shù)(transfer function)對(duì)該數(shù)字化AC信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換以生成經(jīng)非 線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)，以及將該經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)傳遞到輸出端。優(yōu)選地，該預(yù)定的傳遞函數(shù)生成關(guān)于預(yù)定參考點(diǎn)的經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)。優(yōu)選地，該預(yù)定的傳遞函數(shù)被配置為可替換地壓縮或放大數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)字 值。優(yōu)選地，該預(yù)定的傳遞函數(shù)被配置為相對(duì)于距預(yù)定參考點(diǎn)的距離可替換地壓縮或 放大數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)字值。優(yōu)選地，該非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上將相位信息保存在經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)中。優(yōu)選地，該非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將零交叉(zero-crossing)信息保存在經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換 的信號(hào)中。優(yōu)選地，該非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上減小了經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)的信號(hào)帶寬。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種用于數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法包括接收數(shù)字化AC信號(hào)；采用預(yù)定的傳遞函數(shù)對(duì)數(shù)字化AC信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換以生成經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信 號(hào)；以及
傳遞該經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)。優(yōu)選地，該預(yù)定的傳遞函數(shù)生成關(guān)于預(yù)定參考點(diǎn)的經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)。優(yōu)選地，該預(yù)定的傳遞函數(shù)被配置為可替換地壓縮或放大數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)字值。優(yōu)選地，該預(yù)定的傳遞函數(shù)被配置為相對(duì)于距預(yù)定參考點(diǎn)的距離可替換地壓縮或 放大數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)字值。優(yōu)選地，該非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上將相位信息保存在經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)中。優(yōu)選地，該非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將零交叉信息保存在經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)中。優(yōu)選地，該非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上減小了經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)的信號(hào)帶寬。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種用于控制經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)的信號(hào)傳送的光耦 合器傳送系統(tǒng)包括光耦合器；以及控制器，其耦合于該光耦合器并且被配置為接收來(lái)自于第一設(shè)備的傳送嘗試， 確定第二設(shè)備是否已經(jīng)在經(jīng)過(guò)光耦合器進(jìn)行傳送，確定接收傳送嘗試是否處于上電 (power-up)發(fā)生之后的死區(qū)時(shí)段(deadband period)之外，以及如果第二設(shè)備沒(méi)有在進(jìn)行 傳送并且如果死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去，則經(jīng)過(guò)光耦合器從第一設(shè)備傳送。優(yōu)選地，該控制器被進(jìn)一步配置為，如果第二設(shè)備已經(jīng)在進(jìn)行傳送，則推遲(hold off)第一設(shè)備經(jīng)過(guò)光耦合器進(jìn)行傳送，直到第二設(shè)備已經(jīng)完成傳送為止。優(yōu)選地，該控制器被配置為，如果傳送嘗試處于死區(qū)時(shí)段內(nèi)，則推遲第一設(shè)備經(jīng)過(guò) 光耦合器進(jìn)行傳送，直到死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去為止。優(yōu)選地，光耦合器傳送系統(tǒng)包括至少兩個(gè)經(jīng)過(guò)光耦合器進(jìn)行通信的設(shè)備。優(yōu)選地，光耦合器傳送系統(tǒng)實(shí)施主從(master-slave)通信方案。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種用于控制經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)的信號(hào)傳送的傳送 控制方法包括接收來(lái)自于第一設(shè)備的傳送嘗試；確定第二設(shè)備是否已經(jīng)在經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)進(jìn)行傳送；確定接收傳送嘗試是否處于上電發(fā)生之后的死區(qū)時(shí)段之外；以及如果第二設(shè)備沒(méi)有在進(jìn)行傳送并且如果死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去，則經(jīng)過(guò)光耦合器傳送 介質(zhì)從第一設(shè)備進(jìn)行傳送。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括，如果第二設(shè)備已經(jīng)在進(jìn)行傳送，則推遲第一設(shè)備經(jīng)過(guò) 光耦合器傳送介質(zhì)進(jìn)行傳送，直到第二設(shè)備已經(jīng)完成傳送為止。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括如果傳送嘗試處于死區(qū)時(shí)段內(nèi)，則推遲第一設(shè)備經(jīng)過(guò) 光耦合器傳送介質(zhì)進(jìn)行傳送，直到死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去為止。優(yōu)選地，光耦合器傳送介質(zhì)包括至少兩個(gè)經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)進(jìn)行通信的設(shè)備。優(yōu)選地，該方法實(shí)施主從通信方案。


在所有附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件。應(yīng)當(dāng)理解，附圖不必按比例繪制。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的總線(xiàn)回路(loop)系統(tǒng)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)處理器的隔離特征的更多細(xì)節(jié)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)數(shù)字化AC信號(hào)執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳遞函數(shù)。圖5示出了轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸入端處的AC信號(hào)。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字化AC信號(hào)。圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的流程圖。圖8示出了現(xiàn)有技術(shù)中的光耦合器通信系統(tǒng)，其經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)在設(shè)備A 和設(shè)備B之間執(zhí)行雙工通信。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光耦合器通信系統(tǒng)。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光耦合器通信系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)。圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)的信號(hào)傳送的傳送 控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1-11以及下面的描述描繪了特定實(shí)例，以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)現(xiàn)并使 用本發(fā)明的最佳模式。為了講述發(fā)明的原理，一些常規(guī)的方面已被簡(jiǎn)化或忽略。本領(lǐng)域技 術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的這些實(shí)例的變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到下 面所描述的特征能夠以不同的方式進(jìn)行結(jié)合，以形成本發(fā)明的多種變化?？傊景l(fā)明并不 限于下面描述的特定實(shí)例，而僅由權(quán)利要求及其等同物限制。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的總線(xiàn)回路系統(tǒng)100?？偩€(xiàn)回路100包括主機(jī)系統(tǒng) 1、總線(xiàn)回路4、總線(xiàn)儀器(instrument) 10，以及將總線(xiàn)儀器10耦合到總線(xiàn)回路4的信號(hào)處 理器30。主機(jī)系統(tǒng)1在總線(xiàn)回路4上產(chǎn)生回路電壓八以及回路電流Ip主機(jī)系統(tǒng)1可以包 括中央控制單元、CPU、或者用來(lái)處理通過(guò)總線(xiàn)回路4接收到的信號(hào)的一些其它處理系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，總線(xiàn)回路4包括雙線(xiàn)式總線(xiàn)回路4。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，總線(xiàn)回 路4并非一定要包括雙線(xiàn)式總線(xiàn)回路。總線(xiàn)儀器10可以包括任意形式的傳感器或測(cè)量器(meter)，例如流量計(jì)。在 總線(xiàn)儀器10包括流量計(jì)的實(shí)施例中，所述流量計(jì)可以包括振動(dòng)流量計(jì)，例如科氏流量計(jì) (Coriolis flow meter)或者密度計(jì)(densitometer)。如圖1中所示，總線(xiàn)儀器10包括傳 感器13以及總線(xiàn)儀器電子器件(electronics) 20。該總線(xiàn)儀器電子器件20可以包括任意 形式的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被配置為產(chǎn)生第一 模擬信號(hào)并將所述第一模擬信號(hào)輸入到總線(xiàn)儀器電子器件20?？偩€(xiàn)儀器電子器件20能夠 產(chǎn)生第二模擬信號(hào)，其以可變回路電流L的形式在總線(xiàn)回路4中流動(dòng)。當(dāng)采用雙線(xiàn)式總線(xiàn) 4時(shí)，總線(xiàn)儀器10能夠被配置為汲取預(yù)定或有限的功率量。因?yàn)闇y(cè)量通信協(xié)議以及總線(xiàn)回 路系統(tǒng)100固有(built into)的功率限制，可以采用信號(hào)處理器30將總線(xiàn)儀器10與雙線(xiàn) 式總線(xiàn)回路4隔離。在一些實(shí)施例中，信號(hào)處理器30可以包括本質(zhì)安全(Intrinsically Safe, I. S.)屏障(虛線(xiàn))。所述隔離限制了總線(xiàn)儀器10能夠從雙線(xiàn)式總線(xiàn)回路4及主機(jī)系統(tǒng)1汲取的電功率。當(dāng)總線(xiàn)儀器10發(fā)生災(zāi)難性故障時(shí)，所述隔離防止對(duì)雙線(xiàn)式總線(xiàn)回路4及主機(jī)系統(tǒng)1造 成損害。另外，所述隔離限制了電功率傳送經(jīng)過(guò)I. S.屏障，以消除爆炸危險(xiǎn)并且防止總線(xiàn) 儀器10的環(huán)境中的任意易爆或可燃材料的起火。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(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(xiàn)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)并不必 須要源自總線(xiàn)儀器10，相反，信號(hào)處理器30可以被用在需要進(jìn)行模擬信號(hào)處理的其它環(huán)境 中。通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)220從總線(xiàn)儀器10接收的模擬信號(hào)被模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器240接收，在所述模 擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器MO中信號(hào)被數(shù)字化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器MO 包括德?tīng)査晃鞲耨R轉(zhuǎn)換器(delta sigma converter)，其將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行比特流。 然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以采用其它模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并且所采用的特定模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換 器并不應(yīng)當(dāng)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包括光耦合器115，其連接在雙線(xiàn)式總線(xiàn)回 路4和模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器240之間。光耦合器115也可以被稱(chēng)作光絕緣體、光學(xué)耦合器或者 光電耦合器。光耦合器115將總線(xiàn)儀器10與主機(jī)系統(tǒng)1電氣隔離。從而，總線(xiàn)儀器10不 會(huì)使雙線(xiàn)式總線(xiàn)回路4短路。此外，總線(xiàn)儀器10的災(zāi)難性故障不會(huì)從主機(jī)系統(tǒng)1汲取過(guò)多 的電流。光耦合器115包括發(fā)射機(jī)光源112和接收機(jī)光源123。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)光源122、 123可以包括任意形式的光反應(yīng)(light reactive)電子組件，包括激光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)光 源、LED發(fā)射機(jī)和接收機(jī)光源、LED激光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)光源等等。發(fā)射機(jī)光源122和接收機(jī)光源123通常彼此鄰近形成，其中發(fā)射機(jī)光源122產(chǎn)生 的光被接收機(jī)光源123直接接收。在其它實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)光源122和接收機(jī)光源123例 如被諸如光纖電纜之類(lèi)的一些光學(xué)設(shè)備分開(kāi)。在一些實(shí)施例中，這兩個(gè)組件被形成在如圖2 中所示的單個(gè)封裝中。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，在其它的實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)光源122和接收機(jī) 光源123可以包括分離的組件。發(fā)射機(jī)光源122產(chǎn)生光編碼信號(hào)，其包括電流到發(fā)射光的轉(zhuǎn)換。接收機(jī)光源123 接收所述光編碼信號(hào)，并將接收到的光轉(zhuǎn)換回為電信號(hào)，所述電信號(hào)實(shí)質(zhì)上等同于發(fā)射機(jī) 光源122處的原始電信號(hào)。光耦合器115由此非常適合于傳送數(shù)字信號(hào)。在圖2所示出的實(shí)施例中，總線(xiàn)儀器10產(chǎn)生第一模擬信號(hào)，所述第一模擬信號(hào)被 發(fā)送到模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器Mo。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器240輸出數(shù)字信號(hào)。所述數(shù)字信號(hào)被發(fā) 射機(jī)光源122接收并且被發(fā)送到接收機(jī)光源123。然后接收機(jī)光源123可以將所接收到的 信號(hào)傳送到信號(hào)調(diào)節(jié)器250。信號(hào)調(diào)節(jié)器250能夠處理數(shù)字信號(hào)(其例如可以處于串行比特流的形式)，并將數(shù) 字信號(hào)轉(zhuǎn)換為成比例的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)。然后，PWM信號(hào)可以被轉(zhuǎn)換為第二模擬 信號(hào)并輸出到總線(xiàn)回路4。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)數(shù)字化AC信號(hào)執(zhí)行非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 100。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)輸入端101以及一個(gè)或多個(gè)輸出端102。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100 在輸入端101接收數(shù)字化AC信號(hào)，并在輸出端102輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)。所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào) 能夠被轉(zhuǎn)換為更有效且可用于通過(guò)傳送介質(zhì)進(jìn)行傳送(例如經(jīng)過(guò)光耦合器115進(jìn)行傳送) 的形式。然而，可以預(yù)期其它的傳送介質(zhì)，并且其也處于權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100被配置為接收數(shù)字化AC信號(hào)，采用預(yù)定的傳遞函數(shù)對(duì)該數(shù)字化AC信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換以生成經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)部分，并且傳遞經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)部分。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100 能夠相對(duì)于預(yù)定參考點(diǎn)來(lái)轉(zhuǎn)換數(shù)字化AC信號(hào)。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100能夠相對(duì)于距預(yù)定參考點(diǎn)的 距離(例如距參考點(diǎn)的垂直距離(即電位差(voltage)))來(lái)轉(zhuǎn)換數(shù)字化AC信號(hào)。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100可以包括任意形式的系統(tǒng)，包括信號(hào)處理器30或其它屏障 (barrier)設(shè)備的部分、模擬到數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器、處理器或微處理器、預(yù)處理器等。可替換 地，在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100可以包括總線(xiàn)儀器10的一部分或子系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100可以包括處理系統(tǒng)104和存儲(chǔ)器(storage)(未示出)。處理系統(tǒng) 104可以包括轉(zhuǎn)換例程110、數(shù)字化AC信號(hào)存儲(chǔ)器111(或者用于至少一部分?jǐn)?shù)字化AC信 號(hào)(例如信號(hào)部分)的存儲(chǔ)器)，以及預(yù)定的傳遞函數(shù)112。該預(yù)定的傳遞函數(shù)112被用來(lái) 處理數(shù)字化AC信號(hào)或其信號(hào)部分，并執(zhí)行信號(hào)部分的非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換(參見(jiàn)下面的論述)。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳遞函數(shù)。該傳遞函數(shù)是非線(xiàn)性的，包括壓縮及 放大二者。這在附圖上的圖例(legends)中示出。此外，在一些實(shí)施例中，壓縮和放大也可 以是非線(xiàn)性的。所述傳遞函數(shù)例如通過(guò)調(diào)整特定值或區(qū)域而對(duì)數(shù)字化AC信號(hào)進(jìn)行修改，但是并 不改變輸入波形的整體形狀。傳遞函數(shù)可以包括轉(zhuǎn)換數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)學(xué)函數(shù)?？商鎿Q 地，傳遞函數(shù)可以包括與數(shù)字化AC信號(hào)相乘的一系列系數(shù)，實(shí)質(zhì)上是數(shù)字濾波器。對(duì)數(shù)字 化AC信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換以便改善數(shù)字化AC信號(hào)的傳遞并且以便改善傳遞的效率。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通 過(guò)限制帶寬而增強(qiáng)傳送。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換保留了相位信息，并且有利地在減小帶寬的同時(shí)保留了 相位信息。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通過(guò)壓縮數(shù)字化AC信號(hào)和放大數(shù)字化AC信號(hào)二者實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，數(shù)字化可以包括施加到諸如模擬測(cè)量信號(hào)之類(lèi)的隨時(shí)間變化的 AC信號(hào)上數(shù)字通信協(xié)議。例如，HART數(shù)字通信協(xié)議可以被添加到模擬電壓或模擬電流信號(hào) 上。在某些實(shí)施例中，HART協(xié)議可以采用連續(xù)相位頻移鍵控(CP-FSK)調(diào)制。然而，應(yīng)當(dāng)理 解的是，可以預(yù)期其他的通信協(xié)議和調(diào)制，并且其也處于權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)。傳遞函數(shù)對(duì)處于參考點(diǎn)的特定距離內(nèi)的輸入值執(zhí)行放大。一個(gè)參考點(diǎn)可以是AC 信號(hào)零交叉點(diǎn)，即使在此處零交叉點(diǎn)已經(jīng)移位到零電壓水平之上或之下。然而，可以預(yù)期其 它參考點(diǎn)并且其也處于權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)。所述放大可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的增益。所述放大可以基本上是線(xiàn)性的或者可以是非線(xiàn)性 的。在一些實(shí)施例中，增益可以隨著距參考點(diǎn)的距離的變化而變化。參考點(diǎn)附近的放大保 存了零交叉信息。參考點(diǎn)附近的放大可以使得零交叉辨別更加容易。相反地，傳遞函數(shù)對(duì)距諸如之前所討論的零交叉點(diǎn)之類(lèi)的參考點(diǎn)的距離超過(guò)預(yù)定 距離的信號(hào)部分執(zhí)行壓縮。所述壓縮可以是基本線(xiàn)性的或者可以是非線(xiàn)性的。所述壓縮可 以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的壓縮。在一些實(shí)施例中，壓縮可以隨著距參考點(diǎn)的距離的變化而變化。圖5示出了轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100的輸入端處的AC信號(hào)。所述AC信號(hào)包括隨時(shí)間變化的 信號(hào)，其包括幅度和周期(period)。所述AC信號(hào)可以是已經(jīng)數(shù)字化的，或者可替換地在一 些實(shí)施例中可以在轉(zhuǎn)換之前被轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100數(shù)字化。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明在非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字化AC信號(hào)。從該圖可以看 出，所述AC信號(hào)的整體峰值到峰值的幅度已經(jīng)被顯著減小和壓縮，但是沒(méi)有改變波形形 狀。在該示例中，原始的AC信號(hào)已經(jīng)從大約250的原始幅度壓縮到大約30的幅度。然而， 同時(shí)參考點(diǎn)附近的幅度已經(jīng)被放大，所述參考點(diǎn)在這里是零交叉點(diǎn)(即使幅度不是零)。與其中數(shù)字值在垂直方向上分開(kāi)大約一個(gè)單位的壓縮區(qū)域相比，在參考點(diǎn)附近的放大區(qū)域 中，數(shù)字值分開(kāi)大約3個(gè)單位。這樣做使得數(shù)字化AC信號(hào)中的參考點(diǎn)不會(huì)例如在參考點(diǎn)附 近的信號(hào)區(qū)域已經(jīng)被壓縮的情況下變得更緊密地在一起且更難以辨別。經(jīng)壓縮的數(shù)字值可 能難以確定，尤其在存在添加于數(shù)字值上的噪音的情況下。作為壓縮的結(jié)果，最終的結(jié)果是遠(yuǎn)離參考點(diǎn)(例如接近峰值)的數(shù)字值就垂直距 離來(lái)說(shuō)相對(duì)更接近。相反的，參考點(diǎn)附近的數(shù)字值通過(guò)放大而被垂直地移動(dòng)分開(kāi)。結(jié)果是 參考點(diǎn)更易于被辨別，而整個(gè)AC信號(hào)需要更小的整體帶寬。圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的流程圖700。在 步驟701中，數(shù)字化AC信號(hào)被接收。在步驟702中，數(shù)字化AC信號(hào)被非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換。通過(guò)采用傳遞函數(shù)，遠(yuǎn)離參考點(diǎn)的 信號(hào)被壓縮(即，大的數(shù)字值被壓縮)。壓縮可以是任意所要求的數(shù)量，并且可以采用任意 所要求的壓縮。運(yùn)行該電壓區(qū)域中的信號(hào)部分的壓縮以減小數(shù)字化AC信號(hào)的帶寬，并且使 得經(jīng)過(guò)光耦合器實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化AC信號(hào)的傳送更為有效。此外，通過(guò)采用傳遞函數(shù)，以預(yù)定 的增益放大靠近參考點(diǎn)的信號(hào)(即，小的數(shù)字值被放大)。所述放大可以是任意所要求的增 益量。放大保存了相位信息，其包括數(shù)字化AC信號(hào)的零交叉所提供的相位信息。此外，在 數(shù)字化AC信號(hào)通過(guò)光耦合器之后，放大使得在數(shù)字化AC信號(hào)中零交叉點(diǎn)更易于辨別。在步驟703中，在信號(hào)部分被壓縮/放大之后，經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)被傳遞到光耦 合器以用于傳送。在傳送之后，可以根據(jù)所述經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)來(lái)確定相位信息，包括零 交叉信息。此外，如果需要，可以在傳送之后可選地對(duì)壓縮和放大進(jìn)行顛倒(reverse)，例如 通過(guò)使用鏡像(即顛倒)傳遞函數(shù)。隨后，該方法能夠循環(huán)回到步驟701并且反復(fù)接收并 處理信號(hào)部分。圖8示出了現(xiàn)有技術(shù)中的光耦合器通信系統(tǒng)，其經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)在設(shè)備A 和設(shè)備B之間執(zhí)行雙工通信。所述光耦合器傳送介質(zhì)包括光耦合器以及相關(guān)的導(dǎo)線(xiàn)或其他 導(dǎo)體。包括兩個(gè)單獨(dú)的傳送路徑，從而可以執(zhí)行雙工通信(即，在兩個(gè)方向上的通信)。在 一些實(shí)施例中，通信包括半雙工通信，其中每次只有一個(gè)設(shè)備可以傳送?，F(xiàn)有技術(shù)中的光耦合器通信系統(tǒng)存在缺陷。設(shè)備A和設(shè)備B 二者可以同時(shí)嘗試進(jìn) 行通信。半雙工通信系統(tǒng)中的同時(shí)通信嘗試將導(dǎo)致傳送失敗。此外，如果來(lái)自設(shè)備A的傳 送產(chǎn)生了返回到設(shè)備A的回波(echo)，那么設(shè)備A可以把所接收到的回波誤認(rèn)為是來(lái)自設(shè) 備B的合理(legitimate)傳送。 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光耦合器通信系統(tǒng)900。該光耦合器通信系統(tǒng)900 包括控制器920，其經(jīng)過(guò)包括光耦合器115的傳送介質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)備A 905和設(shè)備B 907之間 的通信。在一些實(shí)施例中，光耦合器115執(zhí)行設(shè)備之間的半雙工(或單工)通信，其中每次 只有一個(gè)設(shè)備可以傳送。應(yīng)當(dāng)理解的是，控制器920可以位于光耦合器通信系統(tǒng)900中的任何地方，并且僅 出于說(shuō)明的目的而被示出在光耦合器115的右邊。在一些實(shí)施例中，控制器920可以包括信 號(hào)處理器30的組件。此外，在一些實(shí)施例中，控制器920可以包括設(shè)備A 905或設(shè)備B 907 的組件，其中所述設(shè)備像主通信設(shè)備那樣運(yùn)行。同時(shí)，(一個(gè)或多個(gè))其它設(shè)備作為(一個(gè) 或多個(gè))從通信設(shè)備運(yùn)行。光耦合器通信系統(tǒng)900被配置為防止接收回波。可替換地或附加地，光耦合器通信系統(tǒng)900被配置為防止每次多于一個(gè)設(shè)備進(jìn)行傳送。在一些實(shí)施例中，光耦合器通信系統(tǒng)900被配置為接收來(lái)自第一設(shè)備A 905的傳 送嘗試，確定第二設(shè)備B 907是否已經(jīng)在經(jīng)過(guò)光耦合器115進(jìn)行傳送，確定接收傳送嘗試是 否處于上電發(fā)生后的死區(qū)時(shí)段之外，以及如果第二設(shè)備B 907沒(méi)有在進(jìn)行傳送并且如果死 區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去，則經(jīng)過(guò)光耦合器115從第一設(shè)備A905傳送。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光耦合器通信系統(tǒng)900的更多細(xì)節(jié)。在該實(shí)施 例中，控制器920以及光耦合器115被組合到一個(gè)設(shè)備中。所組合的設(shè)備可以包括附加的 性能以及附加的電路?？刂破?20可以包括由該控制器920切換的開(kāi)關(guān)931和932，以便調(diào) 節(jié)經(jīng)過(guò)光耦合器115的傳送。所述開(kāi)關(guān)可以包括任意形式的開(kāi)關(guān)。圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)的信號(hào)傳送的傳送 控制方法的流程圖1100。在步驟1101中，接收來(lái)自于諸如設(shè)備A之類(lèi)的設(shè)備的傳送嘗試。 應(yīng)當(dāng)理解的是，傳送嘗試可以來(lái)自于任何設(shè)備，但是為了清楚的目的，在該附圖和實(shí)例中采 用了設(shè)備A。在步驟1102中，確定設(shè)備B是否已經(jīng)在進(jìn)行傳送。如果設(shè)備B已經(jīng)在進(jìn)行傳送， 那么該方法進(jìn)行到步驟1103。如果設(shè)備B還沒(méi)有在進(jìn)行傳送，則該方法分支到步驟1105。在步驟1103中，其中設(shè)備B已經(jīng)在進(jìn)行傳送，設(shè)備A被推遲進(jìn)行傳送。該推遲被 進(jìn)行直到設(shè)備B已完成傳送為止。在步驟1104中，該方法推遲其他的傳送嘗試，直到來(lái)自于設(shè)備B的傳送完成為止。 在一些實(shí)施例中，傳送可以包括從設(shè)備B到設(shè)備A的傳送，但是可以預(yù)期其它設(shè)備并且其也 處于說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求的范圍內(nèi)。在步驟1105中，其中設(shè)備B還沒(méi)有進(jìn)行傳送，該方法檢查所述嘗試是否處于死區(qū) 之外。如果傳送嘗試并非處于死區(qū)之外，那么該方法循環(huán)返回到步驟1101，并且所有的傳送 都被推遲直到死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去為止。如果作為代替所述傳送嘗試處于死區(qū)之外，則該方 法進(jìn)行到步驟1106。對(duì)于一些總線(xiàn)儀器而言，在上電階段期間，這些儀器可以產(chǎn)生并放出測(cè)量或其它 數(shù)據(jù)，其不在詳細(xì)說(shuō)明之內(nèi)并且不應(yīng)當(dāng)被傳送。為此，該方法可以在上電之后實(shí)施死區(qū)時(shí)段 持續(xù)預(yù)定時(shí)間。在該死區(qū)時(shí)段期間接收的信號(hào)可以被判斷為不可靠的并且可以被忽略。在 死區(qū)已屆滿(mǎn)之后到達(dá)的信號(hào)被判斷為可接受的。在步驟1106中，設(shè)備B被推遲傳送。如果多于兩個(gè)設(shè)備可以經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介 質(zhì)進(jìn)行傳送，則這可以包括附加設(shè)備。在步驟1107中，設(shè)備A被允許傳送。在步驟1108中，該方法檢查設(shè)備A是否已經(jīng)完成了傳送。如果設(shè)備A沒(méi)有完成傳 送，則該方法循環(huán)返回到步驟1106。如果(并且當(dāng))設(shè)備A完成了傳送，則該方法循環(huán)回到 步驟1101，并且等待其它的傳送嘗試。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)數(shù)字化AC信號(hào)執(zhí)行非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)，所述轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)(100)包括輸入端，其用于接收數(shù)字化AC信號(hào)；輸出端，其用于輸出經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)；以及處理系統(tǒng)(104)，其耦合到所述輸入端和所述輸出端并且被配置為接收所述數(shù)字化AC 信號(hào)，采用預(yù)定的傳遞函數(shù)對(duì)所述數(shù)字化AC信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換以生成經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的 信號(hào)，以及將經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)傳遞到所述輸出端。
2.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)，其中所述預(yù)定的傳遞函數(shù)生成關(guān)于預(yù)定參考 點(diǎn)的經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)，其中所述預(yù)定的傳遞函數(shù)被配置為可替換地 壓縮或放大數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)字值。
4.如權(quán)利要求2的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)，其中所述預(yù)定的傳遞函數(shù)被配置為相對(duì)于距 預(yù)定參考點(diǎn)的距離可替換地壓縮或放大數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)字值。
5.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)，其中所述非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上將相位信息 保存在經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)中。
6.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)，其中所述非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將零交叉信息保存 在經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)中。
7.如權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)，其中所述非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上減小經(jīng)非線(xiàn) 性轉(zhuǎn)換的信號(hào)的信號(hào)帶寬。
8.一種用于數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，所述方法包括接收數(shù)字化AC信號(hào)；采用預(yù)定的傳遞函數(shù)對(duì)所述數(shù)字化AC信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換以生成經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信 號(hào)；以及傳遞所述經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)；
9.如權(quán)利要求8的方法，其中所述預(yù)定的傳遞函數(shù)生成關(guān)于預(yù)定參考點(diǎn)的經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn) 換的信號(hào)。
10.如權(quán)利要求8的方法，其中所述預(yù)定的傳遞函數(shù)被配置為可替換地壓縮或放大數(shù) 字化AC信號(hào)的數(shù)字值。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中所述預(yù)定的傳遞函數(shù)被配置為相對(duì)于距預(yù)定參考點(diǎn)的 距離，可替換地壓縮或放大數(shù)字化AC信號(hào)的數(shù)字值。
12.如權(quán)利要求8的方法，其中所述非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上將相位信息保存在經(jīng)非線(xiàn) 性轉(zhuǎn)換的信號(hào)中。
13.如權(quán)利要求8的方法，其中所述非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將零交叉信息保存在經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn) 換的信號(hào)中。
14.如權(quán)利要求8的方法，其中所述非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)際上減小經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào) 的信號(hào)帶寬。
15.一種用于控制經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)的信號(hào)傳送的光耦合器傳送系統(tǒng)(900)，所 述光耦合器傳送系統(tǒng)(900)包括光耦合器(115)；以及控制器(920)，其耦合于所述光耦合器(11 并且被配置為接收來(lái)自于第一設(shè)備(905) 的傳送嘗試，確定第二設(shè)備(907)是否已經(jīng)在經(jīng)過(guò)光耦合器(11 進(jìn)行傳送，確定接收傳送 嘗試是否處于上電發(fā)生之后的死區(qū)時(shí)段之外，以及如果第二設(shè)備(907)沒(méi)有在進(jìn)行傳送且 如果死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去，則經(jīng)過(guò)光耦合器(115)從第一設(shè)備(905)傳送。
16.如權(quán)利要求15的光耦合器傳送系統(tǒng)(900)，其中所述控制器(920)被進(jìn)一步配置 為如果第二設(shè)備(907)已經(jīng)在進(jìn)行傳送，則推遲第一設(shè)備(905)經(jīng)過(guò)光耦合器(115)進(jìn)行 傳送，直到第二設(shè)備(907)已經(jīng)完成傳送為止。
17.如權(quán)利要求15的光耦合器傳送系統(tǒng)(900)，其中所述控制器(920)被進(jìn)一步配置 為如果傳送嘗試處于死區(qū)時(shí)段內(nèi)，則推遲第一設(shè)備(905)經(jīng)過(guò)光耦合器(115)進(jìn)行傳送，直 到死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去為止。
18.如權(quán)利要求15的光耦合器傳送系統(tǒng)(900)，其中光耦合器傳送系統(tǒng)(900)包括至 少兩個(gè)經(jīng)過(guò)光耦合器(11 進(jìn)行通信的設(shè)備(905、907)。
19.如權(quán)利要求15的光耦合器傳送系統(tǒng)(900)，其中光耦合器傳送系統(tǒng)(900)實(shí)施主 從通信方案。
20.一種用于控制經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)的信號(hào)傳送的傳送控制方法，所述方法包括接收來(lái)自于第一設(shè)備的傳送嘗試；確定第二設(shè)備是否已經(jīng)在經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)進(jìn)行傳送；確定接收傳送嘗試是否處于上電發(fā)生之后的死區(qū)時(shí)段之外；以及如果第二設(shè)備沒(méi)有在進(jìn)行傳送并且如果死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去，則經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì) 從第一設(shè)備進(jìn)行傳送。
21.如權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包括如果第二設(shè)備已經(jīng)在進(jìn)行傳送，則推遲第一設(shè) 備經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)進(jìn)行傳送直到第二設(shè)備已經(jīng)完成傳送為止。
22.如權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包括如果傳送嘗試處于死區(qū)時(shí)段內(nèi)，則推遲第一設(shè) 備經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介質(zhì)進(jìn)行傳送直到死區(qū)時(shí)段已經(jīng)過(guò)去為止。
23.如權(quán)利要求20的方法，其中光耦合器傳送介質(zhì)包括至少兩個(gè)經(jīng)過(guò)光耦合器傳送介 質(zhì)進(jìn)行通信的設(shè)備。
24.如權(quán)利要求20的方法，其中所述方法實(shí)施主從通信方案。
全文摘要
提供一種對(duì)數(shù)字化AC信號(hào)執(zhí)行非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)。該非線(xiàn)性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(100)包括用于接收數(shù)字化AC信號(hào)的輸入端，用于輸出經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)的輸出端，以及耦合到該輸入端和輸出端的處理系統(tǒng)(104)。該處理系統(tǒng)(104)被配置為接收該數(shù)字化AC信號(hào)；采用預(yù)定的傳遞函數(shù)對(duì)該數(shù)字化AC信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換以生成經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)；并且將經(jīng)非線(xiàn)性轉(zhuǎn)換的信號(hào)傳遞到輸出端。
文檔編號(hào)H03M1/36GK102113218SQ200880130611
公開(kāi)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M·K·尼爾森, S·林德曼 申請(qǐng)人:微動(dòng)公司