專利名稱：可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)電流檢測電路，特別是指適用于衛(wèi)星接收系統(tǒng)中檢測主動式天線的技術(shù)。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星通訊服務(wù)因為具有寬頻、廣播、無國界等特色，近來消費(fèi)市場對衛(wèi)星接收系統(tǒng)的需求逐漸增大。在使用衛(wèi)星通訊服務(wù)時，需有衛(wèi)星天線、衛(wèi)星地面接收器、中頻纜線、解調(diào)變器等元件。
圖1是衛(wèi)星接收器與主動式天線的結(jié)構(gòu)示意圖。一般來說，衛(wèi)星接收器12與主動式天線14為分開安裝(分開購買)的兩件物品。當(dāng)使用者尚未將主動式天線安裝至衛(wèi)星接收器時，衛(wèi)星接收器必須要能夠檢測出來，以便顯示并告知使用者。舉例來說，一天線檢測電路的動作如表一所示

表一天線檢測電路的動作在此，主動式天線是指需有供應(yīng)電壓才能接收衛(wèi)星信號的天線，而被動式天線則指不需額外供應(yīng)電壓，僅靠衛(wèi)星信號的電磁能即可運(yùn)作的天線。
為達(dá)到表一所述的檢測電路，圖2顯示傳統(tǒng)主動式天線電流檢測電路的設(shè)計，由一運(yùn)算放大器22及一電阻24組成。將運(yùn)算放大器22接上直流電源Vcc以及地線，正相輸入端接至電阻24的一端，反相輸入端接至電阻24的另一端，反向輸入端耦接一電流負(fù)載26。此處流經(jīng)電流負(fù)載26的電流ILoad即代表主動式天線所需的電流。當(dāng)電流負(fù)載26上的電流通過電阻24時，造成運(yùn)算放大器22的兩輸入端的壓差。故此壓差經(jīng)過運(yùn)算放大器22放大后，使運(yùn)算放大器輸出端的位準(zhǔn)為可視為高邏輯位準(zhǔn)(High)。反之，當(dāng)電流負(fù)載26上沒有電流經(jīng)過時，即使用者尚未將主動式天線14安裝至衛(wèi)星接收器12上時，運(yùn)算放大器22的兩輸入端壓差為0，故運(yùn)算放大器22輸出的位準(zhǔn)可視為低邏輯位準(zhǔn)(Low)。
一般的主動式天線所需的供應(yīng)電壓約為6伏特以上，故Vcc需要提供主動式天線所需的電壓源，然Vcc為6伏特時，代表當(dāng)電流負(fù)載26上流經(jīng)的電流為主動式天線所需的電流時，運(yùn)算放大器的輸出位準(zhǔn)為將近6伏特。而一般邏輯電路的操作范圍為0到3.3伏特，即對邏輯電路來說，3.3伏特即為高邏輯位準(zhǔn)。故傳統(tǒng)的主動式天線電流檢測電路輸出的高位準(zhǔn)大于邏輯電路的高位準(zhǔn)，無法符合需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種可調(diào)整輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，以使輸出信號的位準(zhǔn)為邏輯電路的工作范圍內(nèi)。本發(fā)明所提出的電流檢測器包括一運(yùn)算放大器、一電流檢測點調(diào)整電路、一電流負(fù)載電路及一鉗位電路。運(yùn)算放大器具有一正相輸入端、一反相輸入端及一輸出端，并耦接至一天線供應(yīng)電壓及一地線。電流檢測點調(diào)整電路，具有一電流檢測點，耦接至上述運(yùn)算放大器的反相輸入端。電流負(fù)載電路具有的一端耦接至上述天線供應(yīng)電壓，上述電流負(fù)載電路具有的另一端耦接至上述運(yùn)算放大器的正相輸入端，且上述電流負(fù)載電路具有的另一端是一負(fù)載接點。鉗位電路耦接至上述運(yùn)算放大器的輸出端，且上述鉗位電路可將輸出電壓控制在一電壓范圍內(nèi)，當(dāng)上述負(fù)載接點為浮接時，上述鉗位電路的輸出是高邏輯位準(zhǔn)。
在本發(fā)明的一實施例中電流負(fù)載電路可由一第一電阻實現(xiàn)。電流檢測點調(diào)整電路可由一第二電阻及一第三電阻串聯(lián)。鉗位電路可由一NPN型雙載子接面晶體管、及一第四電阻、第五電阻實現(xiàn)。其中，電流檢測點調(diào)整電路的電阻406、408的阻值均大于電流負(fù)載電路304的電阻404的阻值。


圖1是衛(wèi)星接收器與主動式天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為傳統(tǒng)的主動式天線電流檢測電路。
圖3是依據(jù)本發(fā)明的實施例的電流檢測電路。
圖4a、4b、4c、4d、4e是依據(jù)本發(fā)明的一實施例的電流檢測電路。
具體實施例方式
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明的實施例的電流檢測電路。天線供應(yīng)電壓V_ANT及地線供應(yīng)運(yùn)算放大器302所需電壓。一電流檢測點調(diào)整電路306耦接至運(yùn)算放大器302的反相輸入端及天線供應(yīng)電壓V_ANT。一電流負(fù)載電路304的一端304B耦接至天線供應(yīng)電壓V_ANT，另一端304A耦接至運(yùn)算放大器302的正相輸入端，且端點304A亦為負(fù)載接點，即主動式天線308可選擇性接至304A點以供電流檢測器30檢測。運(yùn)算放大器302的輸出耦接至一鉗位電路310，鉗位電路310是由邏輯電路供應(yīng)電壓Vc及地線供應(yīng)所需的電壓。鉗位電路310可將運(yùn)算放大器302輸出的位準(zhǔn)調(diào)整至邏輯電路的運(yùn)作范圍，并輸出一檢測結(jié)果供下級邏輯電路處理。其中，電流檢測點調(diào)整電路306可視為由一電壓源構(gòu)成，當(dāng)需調(diào)整運(yùn)算放大器302的反相輸入端的位準(zhǔn)時，僅需調(diào)整電流檢測點調(diào)整電路306的電壓源即可。
當(dāng)主動式天線308接上負(fù)載點304A時，負(fù)載電流ILOAD流經(jīng)電流負(fù)載電路304，使端點304A的電壓位準(zhǔn)下降。此時調(diào)整電流檢測點調(diào)整電路306的電壓，使其電壓值略大于端點304A的電壓位準(zhǔn)。則運(yùn)算放大器302的輸出端輸出一接近于0伏特的電位。鉗位電路310接收到運(yùn)算放大器302的輸出后，將鉗位電壓的輸出控制在0伏特。反之，若主動式天線308尚未接上負(fù)載點304A時，運(yùn)算放大器302的正相輸入端的電位為天線供應(yīng)電壓V_ANT的電位。由于此電位大于反相輸入端的電位，故運(yùn)算放大器302輸出的信號位準(zhǔn)為接近于天線供應(yīng)電壓V_ANT的電位。鉗位電路310接收到此輸出信號后，將接近于天線供應(yīng)電壓V_ANT的電位調(diào)整至接近于邏輯電路供應(yīng)電壓Vc的位準(zhǔn)。如此，便能達(dá)到如表一所述的電路動作。
圖4a至4e顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例的電流檢測電路。其中，圖3中的電流負(fù)載電路304可用一第一電阻404實現(xiàn)；電流檢測點調(diào)整電路306可用一第2電阻406及一第三電阻408實現(xiàn)；鉗位電路310可用一NPN型雙載子接面晶體管414、及一第四電阻412、第5電阻416實現(xiàn)。其中，電流檢測點調(diào)整電路的電阻406、408的阻值均大于電流負(fù)載電路304的電阻404的阻值。因此，消耗在電流負(fù)載電路的電阻404的功率會小于現(xiàn)有技術(shù)中，電阻24所消耗的功率。而第二、第三電阻406、408的阻值可選用較大的值可使流經(jīng)電阻406、408的電流較電阻404少，以減少電阻406、408所消耗的功率。在本發(fā)明的實施例中，第一、二、三、四及五電阻的阻值分別為0.1、27、47K、10K及10K歐姆。
當(dāng)主動式天線410接上負(fù)載點404A時，負(fù)載電流ILOAD流經(jīng)電流負(fù)載電路304，使端點404A的電壓位準(zhǔn)下降。此時運(yùn)算放大器402的反向輸入端的電位大于端點404A的電位。則運(yùn)算放大器402的輸出端輸出一接近于0伏特的電位。鉗位電路310接收到運(yùn)算放大器402的輸出后，使得晶體管414a為關(guān)閉(cut off)狀態(tài)，故鉗位電壓的輸出約為0伏特。反之，若主動式天線410尚未接上負(fù)載點404A時，運(yùn)算放大器402的正相輸入端的電位為天線供應(yīng)電壓V_ANT的電位。由于此電位大于反相輸入端的電位，故運(yùn)算放大器402輸出的信號位準(zhǔn)為接近于天線供應(yīng)電壓V_ANT的電位。鉗位電路310接收到此輸出信號后，使晶體管414a為飽和(satuarte)狀態(tài)。故此時鉗位電壓的輸出為VC-Vsat，其中Vsat為晶體管414a的漏極與發(fā)射極間飽和電壓，可視為一高邏輯位準(zhǔn)的電壓。
在本發(fā)明的一實施例中，鉗位電路由一共同集電極(common collector)組態(tài)的NPN型雙載子接面晶體管構(gòu)成。在不脫離本發(fā)明的精神下，亦可改由共同發(fā)射極(common emitter)組態(tài)，或PNP型雙載子接面晶體管、加強(qiáng)型N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(enhanced NMOS)構(gòu)成，如圖4b、4c、4d、4e所示。圖4b顯示由PNP型雙載子接面晶體管、共同集電極的組態(tài)構(gòu)成的鉗位電路；圖4c顯示由NPN型雙載子接面晶體管、共同發(fā)射極的組態(tài)構(gòu)成的鉗位電路；圖4d顯示由PNP型雙載子接面晶體管、共同發(fā)射極的組態(tài)構(gòu)成的鉗位電路；圖4e顯示由加強(qiáng)型N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的鉗位電路。
在本發(fā)明中，采用兩種供應(yīng)電壓，一個為天線所需的電壓，另一為邏輯電路所需的電壓，故本發(fā)明提出的電流檢測電路的輸出位準(zhǔn)可根據(jù)邏輯電路所需電壓調(diào)整。
在圖2電路中，為了要檢測出極微小的負(fù)載電流，則電阻24的阻值需夠大才能使負(fù)載電流流經(jīng)電阻24造成電阻24兩端的壓差足以使運(yùn)算放大器工作。然而根據(jù)功率消耗的計算公式，選用太大的電阻值將使電阻24上消耗的功率增加。在本發(fā)明中，由于運(yùn)算放大器302的反相輸入端的電壓是由電流檢測點電路所控制，故電流負(fù)載電路304可選擇較小的阻值，可使電流負(fù)載電路304上消耗的功率減少。
此外，本發(fā)明亦提出電流檢測點調(diào)整電路306，故調(diào)整電流檢測點調(diào)整電路306的阻抗即可改變電流大小檢測點。又，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)有靈敏度高、溫度對其影響不大、可忍受運(yùn)算放大器具有較大的抵補(bǔ)電壓等(InputOffset Voltage)。
本發(fā)明雖以較佳實施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作出種種的等效的改變或替換，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，包括一運(yùn)算放大器，上述運(yùn)算放大器具有一正相輸入端、一反相輸入端及一輸出端，上述運(yùn)算放大器耦接至一天線供應(yīng)電壓及一地線；一電流檢測點調(diào)整電路，具有一電流檢測點，上述電流檢測點耦接至上述運(yùn)算放大器的反相輸入端；一電流負(fù)載電路，上述電流負(fù)載電路具有的一端耦接至上述天線供應(yīng)電壓，上述電流負(fù)載電路具有的另一端耦接至上述運(yùn)算放大器的正相輸入端，且上述電流負(fù)載電路具有的另一端是一負(fù)載接點；以及一鉗位電路，耦接至上述運(yùn)算放大器的輸出端，且上述鉗位電路可將輸出電壓控制在一電壓范圍內(nèi)，當(dāng)上述負(fù)載接點為浮接時，上述鉗位電路的輸出是高邏輯位準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于還包括一待測電路，上述待測電路的一端耦接上述負(fù)載接點，且上述待測電路的另一端耦接至上述地線，且當(dāng)上述待測電路耦接至上述負(fù)載接點時，上述鉗位電路的輸出是低邏輯位準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求2所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述待測電路是一主動式天線。
4.如權(quán)利要求1所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述電流負(fù)載電路包括一第一電阻，上述第一電阻具有的一端耦接至上述天線供應(yīng)電壓，上述第一電阻具有的另一端耦接至上述運(yùn)算放大器的正相輸入端，且上述第一電阻具有的另一端是上述負(fù)載接點。
5.如權(quán)利要求4所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述電流檢測點調(diào)整電路是由一第二電阻及一第三電阻串聯(lián)而成，上述第二電阻的一端耦接至上述天線供應(yīng)電壓，上述第二電阻的另一端耦接至上述第三電阻的一端，上述第三電阻的另一端耦接至上述地線，且上述第二、第三電阻間的接點為上述電流檢測點。
6.如權(quán)利要求5所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述第一電阻、第二電阻及第三電阻的電阻值大小關(guān)系為第三電阻值大于第二電阻值，第二電阻值大于第一電阻值。
7.如權(quán)利要求6所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述第一電阻值為0.1歐姆。
8.如權(quán)利要求6所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述第二電阻值為27歐姆。
9.如權(quán)利要求6述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述第三電阻值為47k歐姆。
10.如權(quán)利要求1所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述高邏輯位準(zhǔn)是介于3.3至2.0伏特之間。
11.如權(quán)利要求1所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述低邏輯位準(zhǔn)是介于0至1.0伏特之間。
12.如權(quán)利要求1所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述鉗位電路還包括一第四電阻、一第五電阻及一NPN型雙載子接面晶體管，其中上述第四電阻具有的一端是耦接至上述運(yùn)算放大器的輸出端，且上述第四電阻具有的另一端耦接至上述NPN型雙載子接面晶體管的基極，上述第五電阻具有的一端耦接至上述NPN型雙載子接面晶體管的發(fā)射極，上述第五電阻具有的另一端耦接至上述地線，上述NPN型雙載子接面晶體管的集電極耦接至一邏輯電路供應(yīng)電壓，且上述NPN型雙載子接面晶體管的發(fā)射極為上述鉗位電路的輸出端。
13.如權(quán)利要求1所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述鉗位電路還包括一第四電阻、一第五電阻及一PNP型雙載子接面晶體管，其中上述第四電阻具有的一端是耦接至上述運(yùn)算放大器的輸出端，且上述第四電阻具有的另一端耦接至上述PNP型雙載子接面晶體管的基極，上述第五電阻具有的一端耦接至上述PNP型雙載子接面晶體管的發(fā)射極，上述第五電阻具有的另一端耦接至上述一邏輯電路供應(yīng)電壓，且上述PNP型雙載子接面晶體管的發(fā)射極為上述鉗位電路的輸出端。
14.如權(quán)利要求1所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于還包括一第四電阻、一第五電阻及一N型加強(qiáng)型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其中上述第四電阻具有的一端是耦接至上述運(yùn)算放大器的輸出端，且上述第四電阻具有的另一端耦接至上述N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的基極，上述第五電阻具有的一端耦接至上述NPN型雙載子接面晶體管的漏極，上述第五電阻具有的另一端耦接至上述地線，上述N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源極耦接至一邏輯電路供應(yīng)電壓，且上述N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極為上述鉗位電路的輸出端。。
15.如權(quán)利要求12所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述邏輯電路供應(yīng)電壓低于上述天線供應(yīng)電壓。
16.如權(quán)利要求1所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于還包括一第四電阻及一第五電阻，且其中上述雙載子接面晶體管是一NPN型雙載子接面晶體管，其中上述第四電阻具有的一端是耦接至上述運(yùn)算放大器的輸出端，且上述第四電阻具有的另一端耦接至上述NPN型雙載子接面晶體管的基極，上述第五電阻具有的一端耦接至上述NPN型雙載子接面晶體管的集電極，上述第五電阻具有的另一端耦接至上述邏輯電路供應(yīng)電壓，且上述NPN型雙載子接面晶體管的發(fā)射極為上述鉗位電路的輸出端。
17.如權(quán)利要求15所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于還包括一第四電阻及一第五電阻，且其中上述雙載子接面晶體管是一PNP型雙載子接面晶體管，其中上述第四電阻具有的一端是耦接至上述運(yùn)算放大器的輸出端，且上述第四電阻具有的另一端耦接至上述NPN型雙載子接面晶體管的基極，上述第五電阻具有的一端耦接至上述PNP型雙載子接面晶體管的集電極，上述第五電阻具有的另一端耦接至上述地線，上述PNP型雙載子接面晶體管的集電極為上述鉗位電路的輸出端，且上述PNP型雙載子接面晶體管的發(fā)射極耦接到一邏輯電路供應(yīng)電壓。
18.如權(quán)利要求16所述的可變輸出位準(zhǔn)的電流檢測器，其特征在于上述邏輯電路供應(yīng)電壓低于上述天線供應(yīng)電壓。
全文摘要
本發(fā)明提出一電流檢測器，包括運(yùn)算放大器、電流檢測點調(diào)整電路、電流負(fù)載電路及鉗位電路。運(yùn)算放大器具有一正相輸入端、一反相輸入端及一輸出端，并耦接至一天線供應(yīng)電壓及一地線。電流檢測點調(diào)整電路，具有一電流檢測點，耦接至上述運(yùn)算放大器的反相輸入端。電流負(fù)載電路具有的一端耦接至上述天線供應(yīng)電壓，上述電流負(fù)載電路具有的另一端耦接至上述運(yùn)算放大器的正相輸入端，且上述正相輸入端亦為一負(fù)載接點。鉗位電路耦接至上述運(yùn)算放大器的輸出端，且上述鉗位電路可將輸出電壓控制在一電壓范圍內(nèi)，當(dāng)上述負(fù)載接點為浮接時，上述鉗位電路的輸出是高邏輯位準(zhǔn)。
文檔編號G01R19/165GK1896750SQ20051008592
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者黃振家, 石皇城 申請人:啟碁科技股份有限公司