频率侦测器的制作方法

本揭示涉及频率侦测技术领域，特别是涉及一种频率侦测器。

背景技术：

现有频率侦测器是利用计数器对一待测电路在一期间内的计数值以及计数器的计数频率来侦测待测电路的频率。

此外，许多电路的操作频率需要固定而不能有太大的变动，因此侦测电路的频率差异(变化)极为重要。然而，仅利用计数器来侦测待测电路的频率差异时，若需要提升侦测频率差异的精确度，例如从10千赫兹(10kilohertz，10khz)到1khz，则计数器需要更长的计数时间，此会导致侦测频率差异的速度变慢。或者，可以利用计数频率较高的计数器来提升侦测频率差异的精确度，此会造成增加功率的问题。

因此需要针对上述现有技术的问题提出一种解决方法。

技术实现要素：

本揭示提供一种频率侦测器，其能解决现有技术中的问题。

本揭示之频率侦测器用于侦测一待测信号从一第一时间点至一第二时间点之一频率差异，该频率侦测器包括：一交流耦合电容，用于接收该待测信号；一整流电路，电性连接至该交流耦合电容；一模拟数字转换器，电性连接至该整流电路；一控制单元，电性连接至该模拟数字转换器；以及一计数器，电性连接至该整流电路及该控制单元，其中该控制单元根据模拟数字转换器的输出以及该计数器的输出计算该待测信号从该第一时间点至该第二时间点之该频率差异。

本揭示之频率侦测器用于侦测一待测信号从一第一时间点至一第二时间点之一频率差异，该频率侦测器包括：一交流耦合电容，用于接收该待测信号；一整流电路，电性连接至该交流耦合电容；一时间数字转换器，电性连接至该整流电路；一控制单元，电性连接至该时间数字转换器；以及一计数器，电性连接至该整流电路及该控制单元，其中该控制单元根据时间数字转换器的输出以及该计数器的输出计算该待测信号从该第一时间点至该第二时间点之该频率差异。

本揭示之频率侦测器将待测信号的不同频率转换为电压，藉此计算出频率差异，与现有技术直接使用计数器计算出频率差异不同。再者，本实施例之频率侦测器包括时间数字转换器或时间数字转换器，因此可提高侦测频率差异的精确度。也就是说，本实施例之频率侦测器不需要更长的计数时间或提高计数器的计数频率即可提升侦测频率差异的精确度。

为让本揭示的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1显示根据本揭示一实施例之频率侦测器的示意图。

图2至图4分别显示待测信号之波形、交流耦合电容之输出波形以及整流电路之输出波形的示意图。

图5显示在第一时间点时整流电路输出的第一整流信号以及在第二时间点时整流电路输出的第二整流信号的示意图。

图6显示根据本揭示另一实施例之频率侦测器的示意图。

具体实施方式

为使本揭示的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照图式并举实施例对本揭示进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本揭示，本揭示说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证，并不用于限定本揭示。此外，本揭示说明书和所附申请专利范围中所使用的冠词「一」一般地可以被解释为意指「一个或多个」，除非另外指定或从上下文可以清楚确定单数形式。并且，在所附图式中，结构、功能相似或相同的组件是以相同组件标号来表示。

请参阅图1，图1显示根据本揭示一实施例之频率侦测器的示意图。

该频率侦测器包括一交流耦合电容10、一整流电路12、一模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter，adc)14、一控制单元16以及一计数器18。该频率侦测器用于侦测一待测信号vin从一第一时间点至一第二时间点之一频率差异。该待测信号vin来自于一待测电路。

该交流耦合电容10用于接收该待测信号vin并滤除该待测信号vin的低频成分。更明确地说，该交流耦合电容10的一端电性连接至该待测信号vin。

该整流电路12电性连接至该交流耦合电容10。更明确地说，该整流电路12之输入端电性连接至该交流耦合电容10之另一端。

该模拟数字转换器14电性连接至该整流电路12。更明确地说，该模拟数字转换器14之输入端电性连接至该整流电路12之输出端。

该控制单元16电性连接至该模拟数字转换器14。更明确地说，该控制单元16之一输入端电性连接至该模拟数字转换器14之输出端。

该计数器18电性连接至该整流电路12及该控制单元16。更明确地说，该计数器18之输入端电性连接至该模拟数字转换器14之输出端，该计数器18之输出端电性连接至该控制单元16之另一输入端。

该控制单元16根据该模拟数字转换器14的输出以及该计数器18的输出计算该待测信号从该第一时间点至该第二时间点之该频率差异。

对于第一时间点，该交流耦合电容10滤除在该第一时间点的该待测信号vin的低频成分并输出一第一滤波信号，该整流电路12将该第一滤波信号予以整流并输出一第一整流信号，该模拟数字转换器14将该第一整流信号作模拟至数字转换并输出一第一数字信号。

对于第二时间点，该交流耦合电容10滤除在该第二时间点的该待测信号vin的低频成分并输出一第二滤波信号，该整流电路12将该第二滤波信号予以整流并输出一第二整流信号，该模拟数字转换器14将该第二整流信号作模拟至数字转换并输出一第二数字信号。

该计数器18对该第一整流信号予以计数并输出一第一计数值，该计数器18对该第二整流信号予以计数并输出一第二计数值，该控制单元16根据该第一数字信号、该第二数字信号、该第一计数值及该第二计数值计算该待测信号vin在第一时间点以及在第二时间点之频率差异。

请参阅图1至图4，图2至图4分别显示待测信号vin之波形、交流耦合电容10之输出波形以及整流电路12之输出波形的示意图。

如图2所示，该待测信号vin之波形为弦波。如图3所示，该交流耦合电容10之输出波形为滤除低频成分后的波形。如图4所示，该整流电路12之输出波形为整流为直流成分后的波形。

请参阅图1以及图5，图5显示在第一时间点时整流电路12输出的第一整流信号c1以及在第二时间点时整流电路12输出的第二整流信号c2的示意图。

本揭示之频率侦测器的原理如下：将在第一时间点的待测信号vin转换成直流的第一整流信号c1，控制单元16可得到第一整流信号c1达到电压v的时间为t2，计数器18计数出第一整流信号c1达到电压v的计数值cv1。接着将在第二时间点的待测信号vin转换成直流的第二整流信号c2，控制单元16可得到第二整流信号c2达到电压v的时间为t1，计数器18计数出第二整流信号c2达到电压v的计数值cv2。最后控制单元16再根据时间差(t2-t1)、第一整流信号c1达到电压v的计数值cv1、第二整流信号c2达到电压v的计数值cv2及计数器18的计数频率求得待测信号vin从第一时间点至第二时间点之频率差异。电压v可根据待测电路作适当设计。

举例来说，假设第一时间点的待测信号vin的频率为100khz，第一时间点的待测信号vin的频率为110khz，计数器18的计数频率为100兆赫兹(100megahertz，100mhz)。第一时间点与第二时间点的频率差异为10khz。

首先，控制单元16可得到第一整流信号c1达到电压v的时间为6毫秒(milliseconds，ms)，计数器18计数出第一整流信号c1达到电压v的计数值为100。接着控制单元16可得到第二整流信号c2达到电压v的时间为5ms，计数器18计数出第二整流信号c2达到电压v的计数值为110。最后控制单元16再根据时间差(6ms-5ms＝1ms)、计数值差异(110-100＝10)及计数器18的计数频率(100mhz)求得待测信号vin从第一时间点至第二时间点之频率差异f如下式：

f＝100mhz/(10/1ms)＝10khz。

上述是以控制单元16根据整流电路12所输出的第一整流信号c1及第二整流信号c2来计算频率差异作说明。然而从图1可知，本揭示之频率侦测器进一步包括模拟数字转换器14，因此控制单元16也可以根据模拟数字转换器14所输出的第一数字信号及第二数字信号来计算频率差异。

更明确地说，将在第一时间点的待测信号vin转换成第一数字信号，控制单元16可得到与第一数字信号对应的第一整流信号达到电压v的时间，计数器18计数出第一整流信号达到电压v的计数值。接着将在第二时间点的待测信号vin转换成第二数字信号，控制单元16可得到与第二数字信号对应的第二整流信号达到电压v的时间，计数器18计数出与第二数字信号对应的第二整流信号达到电压v的计数值。最后控制单元16再根据时间差、与第一数字信号对应的第一整流信号达到电压v的计数值、与第二数字信号对应的第二整流信号达到电压v的计数值及计数器的计数频率求得待测信号vin从第一时间点至第二时间点之频率差异。

于图1之实施例中，整流电路12包括一第一肖特基二极管(schottkydiode)120、一第二肖特基二极管122以及一第一电容124。

该第一肖特基二极管120包括一第一阳极以及一第一阴极。该第一阳极电性连接至一接地。该第一阴极电性连接至该交流耦合电容10之该另一端。

该第二肖特基二极管122包括一第二阳极以及一第二阴极。该第二阳极电性连接至该交流耦合电容10之该另一端。该第二阴极电性连接至该模拟数字转换器14之该输入端。该第一电容124电性连接于该模拟数字转换器14之该输入端与该接地之间。

本实施例之频率侦测器将待测信号的不同频率转换为电压，藉此计算出频率差异，与现有技术直接使用计数器计算出频率差异不同。再者，本实施例之频率侦测器包括模拟数字转换器，因此可提高侦测频率差异的精确度。也就是说，本实施例之频率侦测器不需要更长的计数时间或提高计数器的计数频率即可提升侦测频率差异的精确度。

请参阅图6，图6显示根据本揭示另一实施例之频率侦测器的示意图。

该频率侦测器包括一交流耦合电容60、一整流电路62、一时间数字转换器(time-to-digitalconverter，tdc)64、一控制单元66以及一计数器68。该频率侦测器用于侦测一待测信号vin从一第一时间点至一第二时间点之一频率差异。该待测信号vin来自于一待测电路。

该交流耦合电容60用于接收该待测信号vin并滤除该待测信号vin的低频成分。更明确地说，该交流耦合电容60的一端电性连接至该待测信号vin。

该整流电路62电性连接至该交流耦合电容60。更明确地说，该整流电路62之输入端电性连接至该交流耦合电容60之另一端。

该时间数字转换器64电性连接至该整流电路62。更明确地说，该时间数字转换器64之输入端电性连接至该整流电路62之输出端。

该控制单元66电性连接至该时间数字转换器64。更明确地说，该控制单元66之一输入端电性连接至该时间数字转换器64之输出端。

该计数器68电性连接至该整流电路62及该控制单元66。更明确地说，该计数器68之输入端电性连接至该时间数字转换器64之输出端，该计数器68之输出端电性连接至该控制单元66之另一输入端。

该控制单元66根据该时间数字转换器64的输出以及该计数器68的输出计算该待测信号从该第一时间点至该第二时间点之该频率差异。

对于第一时间点，该交流耦合电容60滤除在该第一时间点的该待测信号vin的低频成分并输出一第一滤波信号，该整流电路62将该第一滤波信号予以整流并输出一第一整流信号，该时间数字转换器64将该第一整流信号作时间至数字转换并输出一第一数字信号。

对于第二时间点，该交流耦合电容60滤除在该第二时间点的该待测信号vin的低频成分并输出一第二滤波信号，该整流电路62将该第二滤波信号予以整流并输出一第二整流信号，该时间数字转换器64将该第二整流信号作时间至数字转换并输出一第二数字信号。

该计数器68对该第一整流信号予以计数并输出一第一计数值，该计数器68对该第二整流信号予以计数并输出一第二计数值，该控制单元66根据该第一数字信号、该第二数字信号、该第一计数值及该第二计数值计算该待测信号vin在第一时间点以及在第二时间点之频率差异。

本实施例之待测信号vin之波形、交流耦合电容60之输出波形以及整流电路62之输出波形可参阅图2至图4，于此不多加赘述。

本实施例之频率侦测器与图1之频率侦测器的差异在于本实施例之频率侦测器使用时间数字转换器64。

本揭示之频率侦测器的原理如下：将在第一时间点的待测信号vin转换成直流的第一整流信号，控制单元66可得到第一整流信号达到一电压的时间，计数器68计数出第一整流信号达到电压的第一计数值。接着将在第二时间点的待测信号vin转换成直流的第二整流信号，控制单元66可得到第二整流信号达到该电压的时间，计数器68计数出第二整流信号达到该电压的第二计数值。最后控制单元66再根据第一整流信号达到该电压的时间与该第二整流信号达到该电压的时间两者的时间差、第一整流信号达到该电压的第一计数值、第二整流信号达到该电压的第二计数值及计数器68的计数频率求得待测信号vin从第一时间点至第二时间点之频率差异。电压v可根据待测电路作适当设计。

上述是以控制单元66根据整流电路62所输出的第一整流信号及第二整流信号来计算频率差异作说明。然而从图6可知，本揭示之频率侦测器进一步包括时间数字转换器64，因此控制单元66也可以根据时间数字转换器64所输出的第一数字信号及第二数字信号来计算频率差异。

更明确地说，将在第一时间点的待测信号vin转换成第一数字信号，控制单元66可得到与第一数字信号对应的第一整流信号达到该电压的时间，计数器68计数出第一整流信号达到该电压的第一计数值。接着将在第二时间点的待测信号vin转换成第二数字信号，控制单元66可得到与第二数字信号对应的第二整流信号达到该电压的时间，计数器68计数出与第二数字信号对应的第二整流信号达到该电压的第二计数值。最后控制单元66再根据第一整流信号达到该电压的时间与第二整流信号达到该电压的时间两者的时间差、与第一数字信号对应的第一整流信号达到该电压的第一计数值、与第二数字信号对应的第二整流信号达到该电压的第二计数值及计数器68的计数频率求得待测信号vin从第一时间点至第二时间点之频率差异。

于本实施例中，整流电路62包括一第一肖特基二极管(schottkydiode)620、一第二肖特基二极管622以及一第一电容624。

该第一肖特基二极管620包括一第一阳极以及一第一阴极。该第一阳极电性连接至一接地。该第一阴极电性连接至该交流耦合电容10之该另一端。

该第二肖特基二极管622包括一第二阳极以及一第二阴极。该第二阳极电性连接至该交流耦合电容60之该另一端。该第二阴极电性连接至该模拟数字转换器64之该输入端。

该第一电容624电性连接于该时间数字转换器64之该输入端与该接地之间。

其他未于本实施例描述的部分可参阅图1之实施例的相关描述，于此不多加赘述。

本揭示之频率侦测器将待测信号的不同频率转换为电压，藉此计算出频率差异，与现有技术直接使用计数器计算出频率差异不同。再者，本实施例之频率侦测器包括时间数字转换器或时间数字转换器，因此可提高侦测频率差异的精确度。也就是说，本实施例之频率侦测器不需要更长的计数时间或提高计数器的计数频率即可提升侦测频率差异的精确度。

综上所述，虽然本揭示已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本揭示，本领域的普通技术人员在不脱离本揭示的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本揭示的保护范围以权利要求界定的范围为准。