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1、(10)申请公布号 CN 103543774 A (43)申请公布日 2014.01.29 CN 103543774 A (21)申请号 201210397413.9 (22)申请日 2012.10.18 101125290 2012.07.13 TW G05F 1/46(2006.01) (71)申请人 亚旭电脑股份有限公司 地址 中国台湾新北市 (72)发明人 赖志松 吴政鸿 (74)专利代理机构 北京市浩天知识产权代理事 务所 11276 代理人 靳春鹰 刘云贵 (54) 发明名称 电压分辨率调整系统及方法 (57) 摘要 一种电压分辨率调整系统及方法， 供将处理 器的输出电压的电压分辨。
2、率由第一电压分辨率等 级 ( 即低电压分辨率 ) 提升至第二电压分辨率等 级 ( 即高电压分辨率 )。其中， 该系统包含处理模 块、 分压模块及放大单元， 该处理模块输出具有低 电压分辨率的第一电压， 且该分压模块将具有该 第一电压分辨率的该第一电压提升至具有第二电 压分辨率的第二电压， 又该第二电压经由该放大 单元放大为第三电压(即上述的该输出电压)， 并 在该第三电压与该第一电压之间相差一电压差值 之后， 决定输出控制信号以改变该分压模块的电 压分配比例， 用以使得该第三电压等于该第一电 压， 其中该第三电压具有第二电压分辨率。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 。
3、页 说明书 6 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103543774 A CN 103543774 A 1/2 页 2 1. 一种电压分辨率调整系统， 其特征在于， 供将第一电压的第一电压分辨率提升至第 二电压分辨率， 且该第一电压分辨率与多个第一位的位计数相关， 该电压分辨率调整系统 包含 ： 处理模块， 供接收这些第一位， 并依据这些第一位输出该第一电压与控制信号 ； 分压模块， 具有分压输入端与分压输出端， 该分压模块通过该分压输入端与该处理模 块连接， 且该分压模块在该分压输出端。
4、与该分压输入端之间形成电压分配比例， 用以将该 第一电压分压成为第二电压， 且该第二电压具有第二电压分辨率， 又该电压分配比例随着 该控制信号的电压值而改变 ； 以及 放大单元， 具有放大输入端与放大输出端， 该放大单元通过该放大输入端与该分压模 块的输出端连接， 且该放大单元通过该放大输出端与该处理模块连接， 该放大单元在该放 大输出端与该放大输入端之间形成电压放大倍率， 用以将该第二电压放大成为第三电压 ； 其中该第三电压与该第一电压之间相差一电压差值时， 该处理模块输出具有该电压值 的该控制信号以调整该电压分配比例， 用以使该第三电压等于该第一电压， 又， 该第三电压 具有该第二电压分辨。
5、率。 2. 如权利要求 1 所述的电压分辨率调整系统， 其特征在于， 该处理模块包含控制单元、 第一输入单元、 第二输入单元、 第一输出单元与第二输出单元， 该控制单元连接该第一输入 单元、 该第二输入单元、 该第一输出单元与该第二输出单元， 该第一输入单元接收这些第一 位， 并通过该控制单元将这些第一位转换成该第一电压， 且该第一输出单元输出该第一电 压， 又该第二输入单元接收该第三电压， 且该控制单元根据该第一电压与该第三电压之间 相差的该电压差值， 而自该第二输出单元输出该控制信号。 3. 如权利要求 1 所述的电压分辨率调整系统， 其特征在于， 该分压模块包含固定式分 压单元与可调式分。
6、压单元。 4. 如权利要求 3 所述的电压分辨率调整系统， 其特征在于， 该固定式分压单元与该可 调式分压单元串联地连接。 5. 如权利要求 4 所述的电压分辨率调整系统， 其特征在于， 该固定式分压单元为固定 电阻， 以及该可调式分压单元为可变电阻。 6. 如权利要求 1 所述的电压分辨率调整系统， 其特征在于， 该第二电压分辨率与多个 第二位的位计数相关， 且这些第二位的位计数多于这些第一位的位计数。 7. 如权利要求 1 所述的电压分辨率调整系统， 其特征在于， 该处理模块与该分压模块 分别地具有内部整合电路总线， 且该处理模块与该分压模块通过该内部整合电路总线传输 该控制信号。 8. 。
7、一种电压分辨率调整方法， 其特征在于， 包含 ： (a) 产生多个第一位， 以产生具有第一电压分辨率的第一电压 ； (b) 形成电压分配比例， 以将该第一电压分压成具有第二电压分辨率的第二电压 ； (c) 放大该第二电压， 以形成具有该第二电压分辨率的第三电压 ； 以及 (d) 在比较该第一电压与该第三电压的电压之后， 通过该第一电压与该第三电压之间 所形成的电压差值以改变该电压分配比例而使得该第三电压等于该第一电压。 9. 如权利要求 8 所述的电压分辨率调整方法， 其特征在于， 该电压分配比例还包含固 定式电压分配比例与可调式电压分配比例， 该固定式电压分配比例由多个阻抗值之间的比 权 利。
8、 要 求 书 CN 103543774 A 2 2/2 页 3 例而产生， 又， 这些阻抗值决定该第二电压分辨率， 以及根据该固定式电压分配比例与该可 调式电压分配比例而决定该第一电压与该第二电压的比例。 权 利 要 求 书 CN 103543774 A 3 1/6 页 4 电压分辨率调整系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种电压分辨率调整系统及方法， 尤其涉及将处理器的输出电压的电 压分辨率等级由低电压分辨率提升至高电压分辨率的系统及方法。 背景技术 0002 随着电子产品制作的日渐精密， 对该电子产品进行检测的电子设备的精准度亦需 要随着提升。 以电源供应器为例说明， 为便于对该电。
9、子产品做精准稳定的测量， 该电源供应 器输出电压的电压分辨率亦需要为高精密度的输出电压等级， 例如该电压分辨率要求低于 0.1 毫伏特 (mV) 等级， 使得该输出电压可精准至 0.1mV。 0003 传统的该电源供应器除非使用价格昂贵的高电压分辨率的电子组件外， 大多数的 该电源供应器难以达到低于1mV的电压分辨率等级， 更难以低于0.1mV的电压分辨率等级。 换言之， 传统该电源供应器的输出电压的电压分辨率无法满足现有该电子产品检测时所需 的高精密电压等级。 0004 举例而言， 为了能够符合高电压分辨率的输出电压的需求， 电源供应制造商在该 电源供应电路设计时间， 即采用价格昂贵且具有较。
10、多位计数 ( 例如位计数与该电压分辨率 相关 ) 的处理器 ( 例如具有 16 位 (16bit) 数字模拟转换器芯片 )， 用以达到 0.1mV 的电压 分辨率。举例而言， Agilent 公司所出产型号为 B2901A 的电源供应器， 又， 该电源供应器具 有 0.1mV 的电压分辨率。 0005 上述的作法虽然可轻易地达到输出高电压分辨率的输出电压， 但若要在生产线布 设大量上述具有高电压分辨率的电源供应器时， 则需要耗费相当惊人的建置成本， 且随着 所需高电压分辨率又可能再度提升， 则原有高电压分辨率的该电源供应器并无法直接地获 得升级。 0006 故如何以较低成本制作高电压分辨率的输。
11、出电压或能够轻易地将该输出电压由 低电压分辨率提升至高电压分辨率， 变成一个很重要的课题。 发明内容 0007 本发明的一个目的是提供一种电压分辨率调整系统， 可将输出电压由低电压分辨 率的等级提升至高电压分辨率的等级。 0008 为达上述目的及其它目的， 本发明为一种电压分辨率调整系统， 供将第一电压的 第一电压分辨率提升至第二电压分辨率， 且该第一电压分辨率与多个第一位的位计数相 关， 该电压分辨率调整系统包含处理模块、 分压模块与放大单元。其中， 该处理模块供接收 这些第一位， 并依据这些第一位输出该第一电压与控制信号 ； 该分压模块具有分压输出端 与分压输入端， 该分压模块通过该分压输。
12、入端与该处理模块连接， 又， 该分压模块在该分压 输出端与该分压输入端之间形成电压分配比例， 用以将该第一电压分压成为第二电压， 且 该第二电压具有该第二电压分辨率， 又该电压分配比例随着该控制信号的电压值而改变 ； 以及， 该放大单元具有放大输出端与放大输入端， 且该放大单元通过该放大输入端与该分 说 明 书 CN 103543774 A 4 2/6 页 5 压模块的输出端连接， 以及通过该放大输出端与该处理模块连接， 该放大单元在该放大输 出端与该放大输入端之间形成电压放大倍率， 用以将该第二电压放大成为第三电压。 其中， 该第三电压与该第一电压之间相差一电压差值时， 该处理模块输出具有该。
13、电压值的该控制 信号以调整该电压分配比例， 用以使该第三电压等于该第一电压， 又， 该第三电压具有该第 二电压分辨率。 0009 在另一实施例中， 该处理模块与该分压单元分别地具有内部整合电路总线 (Inter-Integrated Circuit Bus， I2C)， 且该处理模块与该分压单元通过该内部整合电路 总线传输该控制信号。 0010 在又一实施例中， 该分压模块可为该固定式分压单元与该可调式分压单元， 且该 固定式分压单元与该可调式分压单元串联地连接。 0011 再者， 为达上述目的及其它目的， 本发明提出一种电压分辨率调整方法， 该方法起 始于步骤 (a)， 产生多个第一位， 以。
14、产生具有第一电压分辨率的第一电压 ； 接着步骤 (b)， 形成电压分配比例， 以将该第一电压分压成具有第二电压分辨率的第二电压 ； 再接着步骤 (c)， 放大该第二电压， 以形成具有该第二电压分辨率的第三电压 ； 以及接着步骤 (d)， 在比 较该第一电压与该第三电压的电压之后， 通过该第一电压与该第三电压之间所形成的电压 差值以改变该电压分配比例而使得该第三电压等于该第一电压。 0012 在另一实施例中， 该电压分配比例还包含固定式电压分配比例与可调式电压分配 比例， 该固定式电压分配比例由多个阻抗值之间的比例而产生， 又， 这些阻抗值决定该第二 电压分辨率， 以及根据该固定式电压分配比例与。
15、该可调式电压分配比例而决定该第一电压 与该第二电压的比例。 0013 与现有技术相较， 本发明的电压分辨率调整系统及方法通过由软件与硬件所组成 的系统， 将具有低电压分辨率的硬件(例如数字模拟转换器芯片)所输出电压， 由低电压分 辨率的等级提升至高电压分辨率的等级。 故本发明利用价格便宜的低电压分辨率的硬件制 作成具有高电压分辨率等级的电压输出系统， 该系统除可降低硬件的制作成本外， 更可准 确地与实时地输出具有高于某一电压分辨率等级 ( 例如 0.1 毫伏特 (mV) 的该输出电压。 附图说明 0014 图 1 为本发明实施例中电压分辨率调整系统的电路示意图 ； 以及 0015 图 2 为本。
16、发明实施例中电压分辨率调整方法的流程示意图。 0016 主要部件附图标记 ： 0017 2 计算机服务端 0018 10 电压分辨率调整系统 0019 12 处理模块 0020 122 控制单元 0021 124 第一输入单元 0022 126 第二输入单元 0023 128 第一输出单元 0024 130 第二输出单元 0025 14 分压模块 说 明 书 CN 103543774 A 5 3/6 页 6 0026 142 分压输入端 0027 144 分压输出端 0028 16 放大单元 0029 162 放大输入端 0030 164 放大输出端 0031 FB 第一位 0032 SB 第。
17、二位 0033 FV 第一电压 0034 CS 控制信号 0035 SV 第二电压 0036 TV 第三电压 0037 AV 电压放大倍率 0038 R1、 R2 固定电阻 0039 R3、 R4 可变电阻 0040 B0B11 输入端口 具体实施方式 0041 为充分了解本发明的目的、 特征及技术效果， 这里通过下述具体的实施例， 并结合 附图， 对本发明做详细说明， 说明如下 ： 0042 请参照图 1， 为本发明实施例中电压分辨率调整系统的电路示意图。在图 1 中， 该 电压分辨率调整系统10接收来自于计算机服务端2所产生多个第一位FB(first bit)。 在 本实施例中， 以具有 。
18、12 位 (bit) 的该计算机服务端 2 为例说明。这些第一位 FB 自该计算 机服务端 2 传送至输入端口 B0B11。其中， 这些第一位 FB 表示具有第一电压分辨率的第一 电压 FV(first voltage)。 0043 举例而言， 该计算机服务端2(具有12位(bit)的输出)输出的最大电压为3.3伏 特， 则该计算机服务端2每一个位的输出电压可表示为0.8毫伏特(即3.3伏特除上212)， 又， 通过本发明的电压分辨率调整系统 10 可将原本具有这些第一位 FB(12bits) 该第一电 压分辨率的输出电压提升至如同例如以多个第二位 SB(second bit)(15bits)。
19、 产生具有第 二电压分辨率的输出电压。其中， 以上述最大电压 3.3 伏特为例说明， 若以 15 位的计算机 服务端来表示每一位， 则每一位表示为0.1毫伏特。 换言之， 15位中每一位表示的电压分辨 率高于 12 位表示的电压分辨率。 0044 其中， 该电压分辨率调整系统 10 包含处理模块 12、 分压模块 14 与放大单元 16。 0045 在本实施例中， 该处理模块 12 可由控制单元 122、 第一输入单元 124、 第二输入单 元 126、 第一输出单元 128 与第二输出单元 130 所组成。 0046 其中， 该第一输入单元 124 连接该计算机服务端 2。 0047 该控制。
20、单元 122 与该第一输入单元 124 连接， 且该控制单元 122 将自该第一输入 单元 124 所接收的这些第一位 FB 转换为该第一电压 FV(first voltage)， 又， 该控制单元 122 具有多个输入端口 B0B11， 用于对应这些第一位 FB， 例如该控制单元 122 为数字模拟转 换器。在本实施例中， 该控制单元 122 以 12 个输入端口为例说明。 说 明 书 CN 103543774 A 6 4/6 页 7 0048 该第一输出单元 128 输出具有该第一电压分辨率的该第一电压 FV。 0049 举例而言， 该计算机服务端 2(12 位 ) 产生这些第一位 FB，。
21、 且这些第一位 FB 的位 内容为 000000000001， 而该控制单元 122 通过该输入端口 B0至 B11接收位于该第一输入单 元 124 的这些第一位 FB， 又该控制单元 122 将这些第一位 FB 转换成该第一电压 FV， 并自该 第一输出单元 128 输出该第一电压 FV， 且该第一电压 FV 由于是为这些第一位 FB 转换所产 生。故该第一电压 FV 具有该第一电压分辨率。以本实施例中， 这些第一位 FB 为 12 位为 例， 每一这些第一位 FB 表示 0.8 毫伏特。因此， 当这些第一位 FB 自 000000000000 变化至 111111111111 变化时， 该。
22、控制单元 122 相对应输出该第一电压 FV， 且该第一电压 FV 的电压 值范围由 0 伏特变化至 3.3 伏特。 0050 又， 该第二输入单元 126 与该第二输出单元 130 在后面详细说明。 0051 该分压模块14具有分压输入端142与分压输出端144， 且该分压模块14在该分压 输出端 144 与该分压输入端 142 之间形成电压分配比例。再者， 该分压模块 14 通过该分压 输入端 142 与该处理模块 12 的该第一输出单元 128 连接。 0052 又， 该分压模块 14 将该第一电压 FV 分压成为第二电压 SV， 且在该分压输出端 144 输出该第二电压 SV。此外， 。
23、该第二电压 SV 具有第二电压分辨率。 0053 值得注意的是， 该分压模块14的该电压分配比例随着该控制单元122的该第二输 出端 130 所产生的控制信号 CS 的电压值而改变。 0054 在本实施例中， 该分压模块 14 以固定式分压单元与可调式分压单元为例说明。 0055 该分压模块 14 通过该固定式分压单元而决定该第一电压 FV 的该第二电压分辨 率。 0056 举例而言， 该固定式分压单元以两个固定电阻R1、 R2为例说明， 而该第一电压FV的 该第二电压分辨率可通过该固定电阻 R1、 R2的电阻值等级而决定， 例如当该固定电压 R1、 R2 选用例如数十欧姆等级的电阻值时， 则。
24、该第二电压分辨率可提升一个电压分辨率等级 ( 即 增加的该电压分辨率等级可由一个位表示 )， 换言之， 该第一电压 FV 自原有的这些第一位 FB 的位计数额外地增加一个位。 0057 又， 该可调式分压单元根据该控制信号 CS 而改变该分压模块 14 中该第一电压 FV 与该第二电压 SV 的电压分配比例。 0058 举例而言， 该可调式分压单元以两个可变电阻 R3、 R4为例说明， 且该可变电阻 R3、 R4可选用例如数千欧姆等级的电阻值， 用以供该分压模块 14 依照该电压分配比例 ( 即 (R2+R4)/(R1+R2+R3+R4) 对该第一电压 FV 进行分压而输出该第二电压 SV， 。
25、其中该第二电压 SV 与该第一电压 FV 的数学关系如下所示 ： 0059 SV=FV*(R2+R4)/(R1+R2+R3+R4) ； 0060 该放大单元 16 具有放大输入端 162 与放大输出端 164， 且在该放大输出端 164 与 该放大输入端 162 之间形成电压放大倍率 AV。又， 该放大单元 16 通过该放大输入端 162 连 接该分压模块14的该分压输出端144， 以及该放大输出端164与该处理模块12的第二输入 单元 126 连接。 0061 该放大单元 16 接收该第二电压 SV 并以该电压放大倍率 AV 将该第二电压 SV 放大 为第三电压TV(third voltag。
26、e)。 其中， 该第三电压TV与该第二电压SV的数学关系如下所 示 ： 说 明 书 CN 103543774 A 7 5/6 页 8 0062 TV=SV*AV ； 0063 此外， 该第三电压 TV 自该放大输出端 164 输出至该处理模块 12 的该第二输入端 126， 又， 该处理模块 12 通过例如内建的算法判断该第三电压 TV 与该第一电压 FV 的电压值 是否相等或相差一电压差值。举例而言， 若该第三电压 TV 不等于该第一电压 FV 的电压值 时， 则该处理模块 12 通过该控制单元 128 产生调整该可调式分压单元 R3、 R4的该控制信号 CS， 又， 该控制信号 CS 调整。
27、该可调式分压单元 R3、 R4的电阻值， 用以改变该第二电压 SV， 并 使得该第三电压 TV 随着该第二电压 SV 而改变， 最终使得该第三电压 TV 与该第一电压 FV 的电压值相同。 0064 上述实施例中， 各数值均可依所需的电压分辨率进行调整。通过上述的系统可将 低电压分辨率的该第一电压分辨率 ( 与这些第一位 FB 相关 ) 输出的输出电压提升至高电 压分辨率的第二电压分辨率 ( 与这些第二位 SB 相关 )。其中， 这些第一位 FB的位计数少于 这些第二位 SB 的位计数。 0065 在又一实施例中， 该处理模块 12 与该分压单元 14 可分别地具有内部整合电路总 线， 该处理。
28、模块 12 与该分压单元 14 可通过该内部整合电路总线传输该控制信号 CS。 0066 简言之， 在本实施例中使用者可先在该计算机服务器 2 指定一电压， 并对该电压 进行编码， 用以提供该处理模块 12 根据该第一位 FB 提供具有第一电压分辨率的该第一电 压 FV。假若该电压的最大值为 3.3 伏特且该计算机服务器 2 采用 12 位时， 则该电压值 ( 例 如 3.3V) 可区分为 4096 阶 ( 即以 2 为基底且具有 12 的幂次方 )， 使得每一阶可表示为 0.8 毫伏特。 0067 此外， 为能确保该处理模块 12 输出精确具有第一电压分辨率的该第一输出电压 FV， 该计算机。
29、服务器2预先地进行校正， 而校正的方法自该计算机服务器2输出这些第一位 FB 并又自该处理模块 12 取得该第一电压 FV， 并在该计算机服务器 2 执行最小平方法及直 线方程式等校正演算， 用以取得校正参数， 用以确保该处理模块 12 的该控制单元 122 能输 出精确的该第一电压 FV。 0068 接着请参照图 2， 为本发明实施例电压分辨率调整方法的流程示意图。在图 2 中， 该电压分辨率调整方法起始于步骤 S21， 产生多个第一位， 以具有第一电压分辨率的第一电 压。 0069 接着步骤 S22， 形成电压分配比例， 以将该第一电压分压成具有第二电压分辨率的 第二电压。 其中， 该电压。
30、分配比例还包含固定式电压分配比例与可调式电压分配比例， 该固 定式电压分配比例由多个阻抗值之间的比例而产生， 又， 这些阻抗值决定该第二电压分辨 率， 以及根据该固定式电压分配比例与该可调式电压分配比例而决定该第一电压与该第二 电压的比例。 0070 又， 接着步骤 S23， 放大该第二电压， 以形成具有该第二电压分辨率的第三电压。 0071 再接着步骤 S24， 在比较该第一电压与该第三电压之间的电压之后， 通过形成的电 压差值以改变该电压分配比例而使得该第三电压等于该第一电压。 0072 故本发明的电压分辨率调整系统及方法通过由软件与硬件所组成的系统， 将具有 低电压分辨率的硬件 ( 例如。
31、数字模拟转换器芯片 ) 所输出电压， 由低电压分辨率的等级提 升高电压分辨率的等级。 故本发明利用价格便宜的低电压分辨率的硬件制作成具有高电压 分辨率等级的电压输出系统， 该系统除可降低硬件的制作成本外， 更可准确地与实时地输 说 明 书 CN 103543774 A 8 6/6 页 9 出具有高于某一电压分辨率等级 ( 例如 0.1 毫伏特 (mV) 的该输出电压。 0073 本发明在上文中已以较佳实施例揭露， 然而本领域技术人员应理解的是， 该实施 例仅用于描绘本发明， 而不应解读为限制本发明的范围。 应注意的是， 凡是与该实施例等效 的变化与置换， 均应视为涵盖于本发明的范畴内。 因此， 本发明的保护范围当以权利要求书 所限定的内容为准。 说 明 书 CN 103543774 A 9 1/1 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103543774 A 10 。