专利名称：在单对供电线上的远程电流传感和通信的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及在单对供电线上传感远程电流信号的技术。
背景技术：
有许多电子系统都包括为一个或多个远程电子设备提供功率的主机设备。由于各种原因，该主机设备和远程设备间的物理连接通常限于单对导线，或者说供电线。在这些类型的设备中，在主机设备和远程设备间沿单向或双向传送信号通常是有用或必要的。做到这一点而又不增加设备间导线数量的一种方法是用供电线上的功率信号来调制感兴趣的信号。
图1是系统2的示意图，该系统2图示了一种用于在单对供电线上从远程设备传送信号到其主机设备的典型的现有技术方法。如图1所示，主机设备4在一对供电线5a和5b上供应功率。远程设备3串联在正负供电线5a和5b之间以使电流回路完整。供电线5a、5b在远程设备3上提供电势VS1。串联阻抗R6在供应电压VSUPPLY和正供电线5a之间连接到主机4上。负(或地)供电线5b连接到主机电路地。在操作中，远程设备3通过改变在供电线5a、5b中拉入的电流来发射感兴趣的信号。为恢复感兴趣的信号，主机设备4包括测量串联阻抗R6上差分电压8 VOUT的差分放大器7。这样感兴趣的电流信号就转换成电压信号并进一步被滤波电路9处理。
图1中图示的信号通信技术由于几个原因是有问题的。首先，在供应线路5a中的串联阻抗R6引起被远程提供功率的设备中供应电压的变化。和所有电路一样，远程电路3具有有限的电源抑制。远程设备3处的供应电压变化导致感兴趣信号(例如测量值信号)的劣化，或者在某些情况下的不稳定和振荡。
其次，串联阻抗R6的值必须相对较小以最小化阻抗R6上的电压降。因此，就限制了电流-电压增益的调节并降低了整个测量值的动态范围。
最后，为了传感串联阻抗R6上的电压，需要具有高共模抑制和匹配元件的相对复杂的差分放大器7。通常这种差分放大器是AC耦合的，这就增加了额外的费用和复杂度。
于是，存在对用于在单对供电线上传感远程电流信号的更简单更鲁棒的技术的需求。
发明内容
本发明是一种新的远程电流传感技术，这种技术仅仅利用了向远程设备供电的导线对。本发明具体应用在主机到远程的传感器配置中，其中主机向远程设备供电，并且在单对导线上沿单向或双向而在主机和远程设备间引导模拟和/或数字信号。
根据本发明，主机设备经由单对导线而连接到远程设备。主机设备在导线对上产生功率信号以为远程设备提供功率。主机设备利用电压参考及控制回路电路，在主机设备和远程设备间沿任一方向或双向的电流调制通信期间，所述电路强制保持导线对上功率信号的电压分量基本不变。
例如，在一个实施例中，远程设备生成远程信号。为将远程信号引导到主机设备，远程设备用远程信号来调制导线对上功率信号的电流分量。在电流调制期间，主机上的电压参考电路和放大器维持导线对上功率信号的电压分量基本不变(即在小的误差余量内的预定电压电平)。同时，主机设备通过在放大器的输出处将其转换成变化的电压(VOUT)而恢复电流信号。
在另一个实施例中主机设备生成主机信号。为将主机信号引导到远程设备，电压参考电路强制保持导线对上功率信号的电压分量基本不变，而同时主机设备用主机信号来调制导线对上功率信号的电流分量。同时，远程设备解调功率信号的电流分量来恢复主机信号。
本发明具体应用在一种独特的电子电路中，其在单对导线上提供功率并复用主机信号和远程设备信号。根据本发明的一个优选实施例，本发明用来在单对导线上供电、并由此而在电子设备之间引导模拟测量值信号和数字通信信号。在此实施例中，主机设备经由两根导线而电连接到远程设备。主机设备在两根导线上向远程设备供电。模拟测量值和/或数字控制/数据信号可从远程设备发送到主机设备。为此，远程设备生成感兴趣的模拟信号。当主机设备强制保持远程设备处的供应电压不变时，远程设备通过调制导线对上功率信号的电流分量来发射感兴趣的模拟信号。主机设备提取导线对上功率信号的已调制电流分量来恢复感兴趣的模拟信号。解调或“提取”过程由以下组成基于放大器的电流到电压转换，随后是带通滤波器来选择感兴趣的频率。图示实施例的拓扑结构允许回路电流变化而不会显著干扰远程设备处的供应电压。
可在主机和远程设备间交换通信信号。在主机设备将数字控制/数据信号发送到远程设备的单向通信方案中，主机设备用感兴趣的数字信号或者来电压调制导线对上功率信号的电压分量，或者电流调制电流分量。远程设备可随后解调导线对上功率信号的各个电压或电流调制的分量以恢复感兴趣的数字信号。在另一个远程设备将数字控制/数据信号发送到主机设备的单向通信方案中，主机设备强制保持远程设备上供应电压不变，而远程设备则用导线对上功率信号的电流分量来电流调制感兴趣的数字信号。主机设备可随后解调导线对上功率信号的电流调制分量来恢复感兴趣的数字信号。
在双向通信方案中，对于从主机到远程设备的通信，主机设备可电压调制导线对上的电压信号来表明从主机到远程设备的通信。远程设备从导线对上功率信号的电压分量中解调出主机信号。对从远程到主机设备的通信，远程设备可电流调制导线对上功率信号的电流分量，同时主机设备强制保持远程设备上供应电压不变。主机设备从导线对上功率信号的电流分量中解调出远程信号。
所描述的导线功率、信号和通信传递技术可用于例如具有传感模拟信号的测量探头的系统，所述模拟信号被发射到主机仪器以转换成感兴趣的测量值并进一步处理。示例的测量值包括(但并不限于)电容、温度、湿度、邻近性(proximity)等等。测量探头和测试仪器可通过仅仅两根导线来连接，在这两根导线上传递功率、模拟测量值信号和双向通信信号。数字信号交换的示例包括询问探头类型、报告状态、上载探头校准常数、启动和停止测量值信号交换、以及其它类似功能。
通过参考结合附图的以下详细说明，对本发明更完整的认识以及伴随的许多优点将被更好的理解并变得很清楚，附图中类似的标号表示相同或相似的元件，其中图1是一种现有技术的远程信号传感装置的高阶示意图；图2A是实施本发明远程电流传感技术的系统的第一实施例的高阶示意图；图2B是实施本发明远程电流传感技术的系统的第二实施例的高阶示意图；图3A是图示了利用本发明远程电流传感技术的方法的第一实施例的操作流程图；图3B是图示了利用本发明远程电流传感技术的方法的第二实施例的操作流程图；图4A是图示本发明第一示例性应用的系统的示意框图；图4B是图示本发明第二示例性应用的系统的示意框图；图5A是图示在图4A的主机和远程传感器设备之间通信信号流的操作流程图；图5B是图示在图4B的主机和远程传感器设备之间通信信号流的操作流程图；图6是应用本发明技术的主机/传感器系统的优选实施例的示意图；和图7是图示在图6的主机设备和远程传感器设备之间信号传递的操作流程图。
具体实施例方式
以下详细描述新的远程电流传感技术及应用。尽管本发明根据具体的说明性的实施例来描述，但是应该理解到这里描述的实施例只是作为例子，本发明的范围并不因此而受到限制。
1.一般实施例现在详细描述附图，图2A是实施本发明远程电流传感技术的系统10的高阶示意图。如图所示，系统10包括经由单对导线12连接到主机设备13的远程设备11，单对导线12包括第一导线12a和第二导线12b。主机设备13包括电压参考电路14，该电路在第一导线12a上生成基本不变的第一电压源19a，并在第二导线12b上生成基本不变的第二电压源19b。这里用语“基本不变”指供应到远程设备的这对导线上的电压势在小的误差余量内保持不变。在优选实施例中，电压参考电路14实施为运算放大器电路，其包括具有反馈电阻RF17的标准运算放大器15，反馈电阻RF17连接在运算放大器15的输出18和运算放大器15的反相输入端之间；和产生参考电压VR的电压源16，参考电压VR连接到运算放大器15的同相输入端。如本领域所公知的，通过设计，标准的运算放大器在其同相和反相输入端之间维持零电势，或“虚空(virtual null)”。为了在同相和反相输入端之间维持“虚空”，运算放大器15调节其输出电压VOUT以使得反馈电阻RF17上的电压降强迫运算放大器15的反相输入端上的电压反映运算放大器15的同相输入端处的电压。
在所图示的实施例中，第一电压源19a连接到运算放大器15的反相输入端，而第二电压源19b连接到主机电路地。于是，因为即使在回路中的电流变化时控制运算放大器15也将图2A中的求和节点19a驱动到电压VR，所以远程设备11上的供应电压VS2镜像参考电压VR(即VR＝VS2)并保持不变(假定连接导线12a的串联电阻可忽略，并选择VR的值使得对运算放大器15的主机电路供应电压VSUPPL大于VR，而且VR大到足以至少驱动远程设备11的静态电流加最大调制电流再加余量)。
在远程设备11上强制保持基本不变的供应电压VS2的能力使得能够在远程设备11和主机设备13之间沿单向或双向传送精度AC或数字信号。具体而言，因为远程设备11供应电压VS2保持不变，在一个设备上生成的精度AC或数字信号可通过在发送设备上调制功率信号的电流分量以及在接收设备上解调功率信号的电流分量而被发送到另一个设备。例如，在图2A中，远程设备11可生成需要由主机设备13接收并处理的信号21。为此，远程设备11可配备电流调制器20，电流调制器20与远程测量值信号21成比例地来改变导线对12a、12b上的回路电流。如示例实施例中所示出的，所述“电流调制器”可实施为简单的模拟放大器或数字缓冲器，其驱动连接到电源或地节点的电阻负载。通过所述电阻负载的电流的变化将精确反映在被远程传感器所拉入的总的供应电流。
主机设备13类似地配备有电流解调器19，电流解调器19解调导线对12a、12b上功率信号的电流分量以生成恢复的远程信号22。在所图示的实施例中，主机设备13中的电流解调器在运算放大器15的输出18处监控回路中的AC电流。具体而言，因为远程设备11的供应电压VS2保持在VR不变，所以当导线12a、12b上功率信号的调制电流使得运算放大器15为了维持其反相和同相输入端之间的虚空而调整其在输出18上的电压VOUT时，AC电流调制将表现为在运算放大器15的输出18处VOUT上的信号变化。在这里所示出的例子中，VOUT将与回路电流成反比，因为主机放大器配置成反相模式。在任何情况下，在VOUT处的信号都可被处理来恢复远程信号。如果需要可在滤波和处理期间增加额外的信号反相步骤。
图2B是实施本发明的远程电流传感技术的系统30另一个实施例的高阶示意图。在该系统30中，远程设备31经由单对导线32(包括第一导线32a和第二导线32b)连接到主机设备33。主机设备33包括电压参考电路34，该电路在第一导线32a上生成基本不变的第一电压源39a，并在第二导线32b上生成基本不变的第二电压源39b。同样，电压参考电路34优选地实施为具有反馈电阻RF37的标准运算放大器35，反馈电阻RF37连接在运算放大器35的输出38和反相输入端之间；和产生参考电压VR的电压源36，参考电压VR连接到运算放大器35的同相输入端。运算放大器35的同相和反相输入端之间的“虚空”强迫运算放大器35的反相输入端上所得的电压反映参考电压VR。在连接到运算放大器35的反相输入端的节点处得到第一电压源39a，而第二电压源39b连接到主机电路地。于是，远程设备31上的供应电压VS3镜像参考电压VR(即VS3＝VR)。
在图2B的实施例中，主机设备33可生成需要传递到远程设备31的主机信号41。为此，主机设备33可配备电流调制器40，电流调制器40用主机信号41来调制导线对32a、32b上功率信号的电流分量。远程设备31类似地配备有电流解调器39，电流解调器39解调导线对32a、32b上功率信号的电流分量以生成恢复的主机信号42。
图3A图示了利用本发明技术的第一方法50。如图所示，方法50以步骤51开始，其中主机设备在连接到远程设备的导线对的第一导线上生成并供应第一基本不变的供应电压，并在连接到远程设备的导线对的第二导线上生成并供应第二基本不变的供应电压。在步骤52中，远程设备生成远程信号，而在步骤53中远程设备用远程信号来电流调制导线对上功率信号的电流分量。最后，在步骤54中，主机设备解调导线对上功率信号的电流分量以恢复远程信号。
图3B图示了利用本发明技术的第二方法60。如图所示，方法60以步骤61开始，其中主机设备在连接到远程设备的导线对的第一导线上生成并供应第一基本不变的供应电压，并在连接到远程设备的导线对的第二导线上生成并供应第二基本不变的供应电压。在步骤62中，主机设备生成主机信号，而在步骤63中主机设备用主机信号来电流调制导线对上功率信号的电流分量。最后，在步骤64中，远程设备解调导线对上功率信号的电流分量以恢复主机信号。
2.第一一般应用图4A图示了本发明的示例性应用的第一实施例。具体而言，图4A是图示系统100a的示意图，系统100a具有经由单对导线102(包括导线102a和102b)而连接到主机设备101a的远程传感器设备103a。本发明独特地允许功率从主机设备101a引导到远程传感器设备103a，测量值信号从远程传感器设备103a发射到主机设备101a，以及在单对导线102上进行主机设备101a和远程传感器设备103a之间的双向通信。
a.功率能力主机设备101a包括功率模块110，功率模块110包括电压参考及控制回路电路115，该电路在主机设备和远程设备间沿任一方向或双向的电流调制通信期间强制保持导线对上功率信号的电压分量基本不变。具体而言，电压参考及控制回路电路115在第一导线102a上生成基本不变的第一电压源111，并在第二导线102b上生成基本不变的第二电压源112。这里用语“基本不变”指电压电平保持在不变的电平(允许有限的误差余量)或者由于漂移而在相对信号频率很长的时间周期内仅仅少量变化。在优选实施例中，电压参考电路115实施为例如图2A或2B中示出的运算放大器电路，其中第一基本不变电压源111连接到参考电压源VREF114，而第二基本不变电压源112连接到主机电路地113。
远程传感器设备103a也包括功率模块140。功率模块140包括第一和第二电压源节点141和142。为了作为在传感器设备103中的电压源来工作，第一和第二电压源节点141和142必须连接到外部电压源(例如主机设备101a中的第一和第二电压源111和112)。
根据本发明，导线对102的第一导线102a在第一末端电连接到位于主机设备101a中的第一电压源111，并在第二末端电连接到位于传感器设备103a中的第一电压源节点141。第二导线102b在第一末端电连接到位于主机设备101a中的第二电压源112，并在第二末端电连接到位于传感器设备103a中的第二电压源节点142。如上所述，在优选实施例中，第一电压源111是参考参考电压源VREF基本不变的电压源，而第二电压源112连接到主机电路地113。于是，当这样连接时，导线对102上的电势是VREF。而且，在此描述的能力中，单对导线102向远程传感器设备103a供应具有电压分量VPWR105和电流分量IPWR106的功率PWR 104。
b.测量能力远程传感器设备103a包括测量值信号处理模块150，该模块包括测量电路152和电流调制器154。测量电路152传感或接收测量值151，或者处理测量值151，以生成代表测量值151的测量值信号153。示例的测量值包括(但并不限于)电容、温度、湿度、邻近性(proximity)等等。测量电路152将测量值信号153传递给测量值信号电流调制器154。测量值信号电流调制器154通过向由导线102a和102b组成的功率回路中的DC电流增加代表测量值信号的分量而电流调制测量值信号153。
主机设备101a包括测量值信号处理模块120，该模块包括测量值信号电流解调器121和测量值处理电路123。测量值信号电流解调器121接收导线对102上功率信号PWR 104的已调制电流分量IPWR106，从已调制电流分量IPWR106解调出测量值信号分量，并将已解调信号122传送到测量值处理电路123以进一步处理和分析。在此描述的能力中，单对导线102用来将测量值151从远程传感器设备103a引导到主机设备101a。
c.通信能力在优选实施例中，系统100a允许双向通信。如下来实现双向通信远程传感器设备103a包括通信模块160a，该模块包括远程控制电路165和通信接口164，通信接口164具有发射电路163a和接收电路163b。通信模块160a还包括远程通信信号电流调制器167和主机通信信号电压解调器161a。
远程控制电路165可包括处理器、存储器、传感器、和/或生成远程通信数据的任何其它电路元件或设备。通信接口164包括标准电路，该电路可包括编码、格式化、或者准备远程通信信号166的功能，远程通信信号166由远程控制电路165生成以用于发射到主机设备101a。发射电路163a输出代表远程通信数据的远程通信信号166。远程通信信号电流调制器167用远程通信信号166来电流调制导线对102上功率信号PWR 104的电流分量IPWR106。
主机设备101a包括通信模块130a，该模块包括主机控制电路131、具有发射电路133a和接收电路133b的通信接口132。通信模块130a还包括远程通信信号电流解调器138和主机通信信号电压调制器135a。
图5A图示了图4A的系统100a操作的示例方法。在操作中，在步骤71a远程传感器设备103a生成要发送给主机设备101a的远程通信数据。在步骤72a，远程传感器设备103a处理远程通信数据以生成代表远程通信数据的远程通信信号166。在步骤73a，该远程通信信号用来调制导线对102上功率信号PWR 104的电流分量IPWR106，而同时功率信号PWR 104的电压分量VPWR105保持基本不变。
在主机这边，在步骤76a远程通信信号电流解调器138从功率信号PWR 104的电流分量IPWR106解调出远程通信信号139，而同时功率信号PWR 104的电压分量VPWR105保持基本不变。在步骤77a主机设备101a从已解调的远程通信信号139来恢复远程通信数据。
在步骤78a主机设备101a生成要发送给传感器设备103a的主机通信数据。在步骤79a，主机设备101a处理主机通信数据以生成代表主机通信数据的主机通信信号134。在步骤80a，主机设备101a用主机通信信号134来电压调制导线对102上功率信号PWR 104的电压分量VPWR105。在电压调制通信期间回路电流不需要保持不变。当主机调制电压VR并因此而改变供应给远程设备的电压时，回路中的电流也可以改变而不会对电路性能有不利的影响。在电压调制模式中即使回路电流同步改变，接收设备也传感电压变化。
在远程传感器设备103a这边，在步骤74a主机通信信号电压解调器161a从导线对102上功率信号PWR 104的电压分量VPWR105解调出主机通信信号。在步骤75a，远程传感器设备103a从已解调的主机通信信号162来恢复主机通信数据。
3.第二一般应用图4B图示了本发明的示例性应用的第二实施例。具体而言，图4B是图示系统100b的示意图，系统100b和图4A的系统100a相同，除了与将主机通信信号从主机设备101b发射到远程传感器设备103b相关联的电路。为此，主机设备101a的主机设备通信模块130a中的主机通信信号电压调制器135a替换为主机设备101b的主机设备通信模块130b中的主机通信信号电流调制器135b。类似地，远程传感器设备103a的远程传感器设备通信模块160a中的主机通信信号电压解调器161a替换为远程传感器设备103b的远程传感器设备通信模块160b中的主机通信信号电流解调器161b。其余的电路与图4A中所示出的实施例相同，其结构和操作可在上面与图4A相关的讨论中找到。
图5B图示了图4B的系统100b操作的示例方法。在操作中，在步骤71b远程传感器设备103b生成要发送给主机设备101b的远程通信数据。在步骤72b，远程传感器设备103b处理远程通信数据以生成代表远程通信数据的远程通信信号166。在步骤73b，该远程通信信号用来调制导线对102上功率信号PWR 104的电流分量IPWR106，而同时功率信号PWR 104的电压分量VPWR105保持基本不变。
在主机这边，在步骤76b远程通信信号电流解调器138从功率信号PWR 104的电流分量IPWR106解调出远程通信信号139，而同时功率信号PWR 104的电压分量VPWR105保持基本不变。在步骤77b主机设备101b从已解调的远程通信信号139来恢复远程通信数据。
在步骤78b主机设备101b生成要发送给传感器设备103b的主机通信数据。在步骤79b，主机设备101b处理主机通信数据以生成代表主机通信数据的主机通信信号134。在步骤80b，主机设备101b用主机通信信号134来电流调制导线对102上功率信号PWR 104的电流分量IPWR106。
在远程传感器设备103b这边，在步骤74b主机通信信号电流解调器161b从导线对102上功率信号PWR 104的电流分量IPWR106解调出主机通信信号。在步骤75b，远程传感器设备103b从已解调的主机通信信号162来恢复主机通信数据。
4.示例实施例在图6中考虑主机/传感器系统200的一个优选实施例。系统200包括通过单对导线202(包括第一和第二导线202a和202b)连接到主机设备201的远程设备203。
主机设备201包括电压参考电路240，该电路包括标准运算放大器245，该放大器具有耦合在其输出243与其反相输入242之间的反馈电阻RF244，并具有耦合到其同相输入241的参考电压VREF。电压参考电路240用来为远程设备203生成供应电压VRD_SUPPLY和GND。在传感器到主机通信期间，电压参考电路240还操作来强制保持远程设备203上的供应电压VRD_SUPPLY基本不变。具体而言，在此实施例中，导线202a连接到主机设备201中运算放大器245的反相输入端242处的正供应电压，并因此作为远程设备203中的正供应电压来操作。类似地，导线202b连接到主机设备201中的负(或地)供应电压248，并因此作为远程设备203中的负(或地)供应电压来操作。
在所图示的实施例中，主机设备201还配置成将数字通信信号发送到远程传感器设备203。为此，主机设备201包括生成数字主机数据281的主机处理器270。编码器282接收并编码数字主机数据281以生成串行数字比特流HOST_DATA 283。编码器282可包括对用于串行传输的数字主机数据进行并行到串行转换、生成错误检测/纠正、分组、分帧、和其他准备的电路。比较器286在第一输入284上接收串行数字比特流HOST_DATA 283，并在第二输入285上接收由电压源288生成的参考电压VREF_1。参考电压VREF_1设置成大约为编码器282的串行输出引脚的全电压摆动的一半(例如，如果编码器输出在0和3.3伏特之间变化则大约是1.6伏特)。比较器286的增益优选地大约是供应电压的1/10(例如0.3)。这样，如果输入的串行数字比特HOST_DATA 283的值是逻辑低，或0伏特，则比较器286的输出287上的电压VHOST_DATA将是逻辑低(或VHOST_DATA＝接近0伏特)，因为它将小于参考电压VREF_1。如果输入的串行数字比特HOST_DATA 283的值是逻辑高，或3.3伏特，则比较器286的输出287上的电压VHOST_DATA将是逻辑高(或VHOST_DATA＝接近0.3伏特，即3.3伏特乘以0.1的增益)，因为在比较器286的第一输入284上所得的电压将大于第二输入285上所得的参考电压VREF_1。比较器286的输出287连接到求和设备289的一个输入。一直产生参考电压VREF的电压源246连接到求和设备289的另一个输入。当主机设备201配置成其向远程设备203发送数字主机数据的发送模式时，将在比较器286的输出287处的数字主机数据与导线对202上功率信号PWR 204的电压分量VPWR205求和(并由此而被调制)。求和设备289的输出因此就是VREF+VHOST_DATA，这在图示的实施例中将总在3.3伏特和3.6伏特之间的范围中。这样，在远程设备203处的供应电压VRD_SUPPLY足以为远程设备203提供功率并在逻辑高信号的最小可接受电压阀值之上变化。于是，电压供应的调制不会对远程设备203的数字电路220有不利的影响。
在图示的实施例中，远程设备203包括模拟电路210和数字电路220两者。模拟电路210实施了有源放大器电路，该电路放大AC信号AC_IN208以增大信噪比(SNR)并减小寄生电容的影响。在所示的例子中AC_IN假定为电流信号；但是应理解到电压源和串联阻抗将得到相同的操作。正是在放大器215的输出处的节点217上的这个已放大的电流信号要被发送到主机设备201。
可以有许多其它的电路来完成这种放大的效果，这对本领域技术人员是十分清楚的。在图示的实施例中，放大器215是标准的运算放大器，例如德州达拉斯的德州仪器的TL072。二极管211和212是标准的硅小信号二极管，二极管219是7.5V的齐纳二极管。电阻213和214是100K欧姆的电阻，电阻216和218分别是1M欧姆和464欧姆的电阻。这些元件中大多数的值可以改变以对具体的测量值应用来优化信号-噪声和动态范围。
在操作中，放大器215驱动负载R2 218。放大器215具有连接到远程设备203的正供应电压VRD_SUPPLY即导线202a的第一功率输入PWR+。放大器215具有连接到远程设备203的负供应电压(GND)即导线202b的第二功率输入PWR-。在放大器215的反相输入上接收AC信号AC_IN208，并在放大器215的同相输入上接收在电阻213和214的接点处形成的偏置参考信号VAMP_REF。在放大器215的输出处的节点217上的电压VAMP_OUT反映了AC输入信号AC_IN 208和放大器参考信号VAMP_REF之间的差。这样，放大器输出电压VAMP_OUT随着AC输入信号AC_IN 208的改变而改变。放大器215驱动电阻R2 218上的电压VAMP_OUT，该电压与AC输入信号AC_IN 208成反比。(由于反相放大器的拓扑所以存在反比关系)。当输入信号AC_IN 208的值是DC或没有时，不需要通过供电回路拉入额外的电流。但是，当输入信号AC_IN 208的值使得放大器的输出VAMP_OUT在静态参考电平VAMP_REF(典型地是放大器供应电压的1.5倍)附近改变，供电线202a和202b必须通过功率回路拉入额外的电流。额外的回路电流与流过负载电阻218的放大信号电流直接成正比。于是，通过功率回路导线202a和202b的电流基于AC输入信号AC_IN 208而改变。重要的是，因为在传感器到主机通信期间主机设备201强制保持远程设备203上的(即导线202a和202b之间的)供应电压基本不变(VRD_SUPPLY＝VPWR)，变化的AC输入信号AC_IN 208操作来调制导线对202上功率信号PWR 204的电流分量IPWR206，而不会影响远程设备203的供应电压VRD_SUPPLY。这保证了对通过VRD_SUPPLY由主机提供功率的数字和模拟电路两者都不会有不利的影响。
现在参考主机设备201上的电压参考电路240，当运算放大器245试图维持其反相和同相输入端241和242间的虚空时，运算放大器245的输出243处的电压VOUT响应于导线202a上的电流变化而改变(由于远程设备203对导线对202上功率信号PWR 204的电流分量IPWR206的调制)。于是，因为VOUT中的变化反映了用功率信号PWR的电流分量IPWR调制的远程传感器数据，所以可通过带通滤波器(BPF)250(或仅通过感兴趣的频率范围的其它合适的滤波器)发送VOUT来恢复远程传感器数据。运算放大器245和BPF 250一起操作来从导线对202上的功率信号有效地解调(或恢复)远程模拟传感器数据。所恢复的模拟传感器数据信号252可随后由测量值计算电路260来处理。
主机设备201和远程设备203之间的数字通信也是可以实现的。为此，远程设备203包括实施至少一种通信接口的数字电路220。在图示的实施例中，通信接口220是一个一般包括本领域所熟知的用于准备、调节、发射、接收和恢复数字信号的所有功能的串行接口，包括放大电路、采样保持电路、帧检测电路以及串行到并行和/或并行到串行的转换。通信接口220还可包括错误检测/纠正电路和依赖于通信协议的指令包提取电路。这些功能可以具体如图6中地使用；但是，如果在图6中没有明确示出，应理解到在主机和远程设备间的正确通信所需要的地方都可包括这些功能(反之亦然)。
现在描述远程传感器设备203的数字电路220的具体实施，数字电路220包括主机数据恢复电路，其包括比较器236和解码器238。比较器236将其第一输入234(第一输入234耦合到导线202a)处的电压与其第二输入235处的参考电压VREF_3比较。参考电压VREF_3设置成接近(VR+VHOST_DATA)/2(例如接近(3.3V+.3V)/2，或1.8伏特)。比较器236优选地由单位增益来表征其特征。这样，如果已调制供应电压的值VRD_SUPPLY低于VREF_3，那么比较器236的输出237上的电压VHOST_DATA将是逻辑低(或接近0伏特)。如果已调制供应电压的值VRD_SUPPLY是逻辑高，或高于VREF_3，则比较器236的输出237上的电压将是逻辑高(或接近3.3伏特)。解码器处理比较器236的输出237上的数字比特流，并格式化已恢复主机数据239以适合于由传感器处理器230处理。
远程传感器设备203还配置成将数字数据发送到主机设备201。在这点上，处理器230生成数字控制/数据信号(以后称“数字传感器数据”)以发送到主机设备201。处理器230可由以下的任何一种或任何多种来实施微处理器、微控制器、ASIC、FPGA、数字状态机、和/或其它数字电路。在图示的实施例中，处理器230在内部将数字传感器数据从并行格式转换成串行比特流，该串行比特流被输出到处理器的串行输出引脚233上。电阻228耦合在串行输出引脚233和正供电线202a之间。一般而言，假定输出引脚233可以吸收或产生足够的电流，电阻228就可接到正或负供电节点。示出的实施与限于电流吸收的开路集电极输出是兼容的。因此，将电阻连接到正供电节点将使得输出233当驱动逻辑低时可增加供应电流。处理器230具有连接到导线202a上的远程设备正供应电压VRD_SUPPLY的功率(Vcc)输入引脚231，和连接到导线202b上的远程设备负(或地)供应电压的地(GND)输入引脚232。
在操作中，处理器230以比特流SENSOR_DATA的形式将串行数字传感器数据输出到引脚233上，其驱动电阻228上的电流IRD。当正输出到引脚233上的数字比特的值是逻辑1时，引脚233上的输出电压接近于等于正供电电压并由此不需要通过功率回路拉入额外的电流。但是，当正输出到引脚233上的数字比特的值是逻辑0时，引脚233上的输出电压必须被拉向地电势，这使得额外的电流流过电阻228并由此在电源回路中流动。因为在传感器到主机通信期间远程设备供应电压VRD_SUPPLY和GND被主机设备201的电压参考电路240强制保持在不变的电平处，所以当逻辑电平切换时处理器230必须通过电源回路(由连接到主机设备201的导线202a和202b形成)拉入额外电流以供应通过电阻228的负载电流。于是，流过电阻228的电流IRD的量依赖于处理器230是在驱动逻辑0还是逻辑1而改变。因为导线对202上功率信号PWR 204的电压分量VPWR205是不变的，这由主机设备201强制保持，所以用导线对202上功率信号的电流分量来有效调制数字传感器数据比特流SENSOR_DATA。
主机设备201包括数字传感器数据恢复电路。在这点上，主机设备201包括比较器264和解码器265。比较器264将其第一输入261(第一输入261耦合到运算放大器245的输出243)处的电压VOUT与其第二输入262处的参考电压VREF_2比较。参考电压VREF_2设置成接近(VR+VHOST_DATA)/2(例如接近(3.3V+.3V)/2，或1.8伏特)。比较器264优选地由单位增益来表征其特征。这样，如果运算放大器245的输出电压VOUT的值低于VREF_2，那么比较器264的输出263上的电压将是逻辑低(或接近0伏特)。如果运算放大器245的输出电压VOUT的值高于VREF_2，则比较器264的输出263上的电压将是逻辑高(或接近3.3伏特)。解码器265处理比较器264的输出263上的数字比特流，并格式化已恢复传感器数据266以适合于由主机处理器270处理。于是，数字传感器数据从远程传感器设备203被引导到主机设备201。
图7是图示在图6的主机设备201和远程传感器设备203之间传递信号的操作流程图300。如图所示，在步骤302中主机设备201请求远程传感器设备203识别自身。为此，主机设备201生成包含对远程传感器处理器230的合适指令的数字主机数据HOST_DATA 283，并用数字主机数据HOST_DATA 283来电压调制在线202a和202b上的功率信号。
在步骤304中，主机设备201强制保持远程设备203处的电压源基本不变。
在步骤306中远程传感器设备203以其标识来响应主机设备201。为此，处理器230从存储器(未示出)检索出其标识信息和/或校准数据，并将它转换成串行输出引脚233上的串行数字比特流SENSOR_DATA，在此数字比特流用功率信号来电流调制。
在步骤308中主机设备201验证该标识信息。
假设标识是有效的，在步骤310中主机设备201通过生成包含对远程传感器处理器230的合适指令的数字主机数据HOST_DATA 283，并用导线202a和202b上的功率信号来对其电压调制，而指示远程传感器设备203进行测量。
然后在步骤312中主机设备201通过禁止其发射电路而强制保持远程设备203处的电压源基本不变。然后远程传感器设备203在步骤314中进行模拟测量并在步骤316中调制回路电流。在步骤318中由主机设备201将已电流调制的测量值从导线对202上的功率信号中解调出来。
尽管已经为了示例的目的而公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应该意识到，可以进行各种修改、添加和替代而不偏离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神。目前公开的发明的其它好处和用途也可能在一段时间后会变得清楚。
权利要求
1.一种可经由单对导线耦合到远程设备的主机设备，所述单对导线包括第一导线和第二导线，所述远程设备包括可操作来生成第一远程信号的第一远程信号生成电路，和当所述第一远程信号传递到所述主机设备时可操作来用所述第一远程信号调制所述单对导线上功率信号的电流分量的第一远程电流调制器，所述主机设备包括电压参考及控制回路电路，其在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间，生成在所述单对导线上所述功率信号的电压分量并强制保持所述电压分量基本不变；和第一主机电流解调器，其在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出所述第一远程信号。
2.如权利要求1所述的主机设备，其中所述电压参考及控制回路电路包括电压生成器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间生成基本不变的参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压；而且所述第一主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第一远程信号。
3.如权利要求2所述的主机设备，包括主机信号生成电路，可操作来生成主机信号；主机电流调制器，在所述主机信号传递到所述远程设备期间，可操作来用所述主机信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量，同时所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变；其中所述远程设备包括远程电流解调器，在所述主机信号传递到所述远程设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出所述主机信号。
4.如权利要求1所述的主机设备，包括主机信号生成电路，可操作来生成主机信号；主机电流调制器，在所述主机信号传递到所述远程设备期间，可操作来用所述主机信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量，同时所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变；其中所述远程设备包括远程电流解调器，在所述主机信号传递到所述远程设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出所述主机信号。
5.如权利要求1所述的主机设备，其中所述远程设备包括可操作来生成第二远程信号的第二远程信号生成电路，和在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间可操作来用所述第二远程信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量的第二远程电流调制器；而且所述主机设备包括第二主机电流解调器，在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出所述第二远程信号；其中在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间，所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变。
6.如权利要求5所述的主机设备，其中所述电压参考及控制回路电路包括电压生成器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间生成基本不变的参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压；所述第一主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第一远程信号；而且所述第二主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第二远程信号。
7.如权利要求3所述的主机设备，其中所述远程设备包括可操作来生成第二远程信号的第二远程信号生成电路，和在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间可操作来用所述第二远程信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量的第二远程电流调制器；而且所述主机设备包括第二主机电流解调器，在所述第二二远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出所述第二远程信号；其中在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间，所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变。
8.如权利要求7所述的主机设备，其中所述电压参考及控制回路电路包括电压生成器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间生成基本不变的参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压；所述第一主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第一远程信号；而且所述第二主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第二远程信号。
9.如权利要求1所述的主机设备，包括主机信号生成电路，可操作来生成主机信号；主机电压调制器，在所述主机信号传递到所述远程设备期间，可操作来用所述主机信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电压分量；其中所述远程设备包括远程电压解调器，在所述主机信号传递到所述远程设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电压分量中解调出所述主机信号。
10.如权利要求9所述的主机设备，其中所述电压参考及控制回路电路包括电压生成器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间生成基本不变的参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压；而且所述第一主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第一远程信号。
11.如权利要求9所述的主机设备，其中所述远程设备包括可操作来生成第二远程信号的第二远程信号生成电路，和在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间可操作来用所述第二远程信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量的第二远程电流调制器；而且所述主机设备包括第二主机电流解调器，在所述第二二远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出所述第二远程信号；其中在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间，所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变。
12.如权利要求11所述的主机设备，其中所述电压参考及控制回路电路包括电压生成器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间生成基本不变的参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压；所述第一主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第一远程信号；而且所述第二主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第二远程信号。
13.一种可经由单对导线耦合到远程设备的主机设备，所述单对导线包括第一导线和第二导线，所述远程设备包括可操作来生成第一远程信号的第一远程信号生成电路，和当主机信号传递到所述远程设备时可操作来从所述单对导线上功率信号的电流分量中解调出所述主机信号的第一远程电流解调器，所述主机设备包括电压参考及控制回路电路，其在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间，强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变；主机信号生成电路，可操作来生成所述主机信号；和主机电流调制器，其在所述主机信号传递到所述远程设备期间，可操作来用所述主机信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量，同时所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变。
14.如权利要求13所述的主机设备，其中所述电压参考及控制回路电路包括电压生成器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间生成基本不变的参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压。
15.如权利要求14所述的主机设备，包括第一主机电流解调器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出第一远程信号；其中所述远程设备包括第一远程信号生成电路，可操作来生成所述第一远程信号；第一远程电流调制器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来用所述第一远程信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量，同时所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变。
16.如权利要求13所述的主机设备，包括第一主机电流解调器，其在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出第一远程信号；其中所述远程设备包括第一远程信号生成电路，可操作来生成所述第一远程信号；第一远程电流调制器，其在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来用所述第一远程信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量，同时所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变。
17.如权利要求16所述的主机设备，其中所述第一主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第一远程信号。
18.如权利要求13所述的主机设备，其中所述远程设备包括可操作来生成第二远程信号的第二远程信号生成电路，和在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间可操作来用所述第二远程信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量的第二远程电流调制器；而且所述主机设备包括第二主机电流解调器，在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出所述第二远程信号；其中在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间，所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变。
19.如权利要求18所述的主机设备，其中所述电压参考及控制回路电路包括电压生成器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间生成基本不变的参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压；所述第一主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第一远程信号；而且所述第二主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第二远程信号。
20.如权利要求16所述的主机设备，其中所述远程设备包括可操作来生成第二远程信号的第二远程信号生成电路，和在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间可操作来用所述第二远程信号调制所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量的第二远程电流调制器；而且所述主机设备包括第二主机电流解调器，在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间，可操作来从所述单对导线上所述功率信号的所述电流分量中解调出所述第二远程信号；其中在所述第二远程信号传递到所述主机设备期间，所述电压参考及控制回路电路强制保持所述单对导线上所述功率信号的电压分量基本不变。
21.如权利要求20所述的主机设备，其中所述电压参考及控制回路电路包括电压生成器，在所述第一远程信号传递到所述主机设备期间生成基本不变的参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压；所述第一主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第一远程信号；而且所述第二主机电流解调器包括滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述第二远程信号。
22.一种用于在主机设备和远程设备之间引导信号的方法，所述主机设备和所述远程设备由包括第一导线和第二导线的单对导线所连接，并且所述主机设备在所述单对导线上向所述远程设备供应包括电流分量和电压分量的功率信号，所述方法包括在所述主机设备处，保持所述导线对上所述功率信号的所述电压分量基本不变；在所述远程设备处，生成远程信号；在所述远程设备处，用所述导线对上所述功率信号的所述电流分量来调制所述远程信号；和在所述主机设备处，解调所述导线对上所述功率信号的所述电流分量以恢复所述远程信号。
23.如权利要求22所述的方法，所述方法还包括下述步骤在所述主机设备处，生成主机信号；在所述主机设备处，用所述导线对上所述功率信号的所述电流分量来电流调制所述主机信号；和在所述远程设备处，解调所述导线对上所述功率信号的所述电流分量以恢复所述主机信号。
24.如权利要求22所述的方法，所述方法还包括下述步骤在所述主机设备处，生成主机信号；在所述主机设备处，用所述导线对上所述功率信号的所述电压分量来电压调制所述主机信号；和在所述远程设备处，解调所述导线对上所述功率信号的所述电压分量以恢复所述主机信号。
25.如权利要求22所述的方法，所述方法还包括下述步骤在所述远程设备处，生成第二远程信号；在所述远程设备处，用所述导线对上所述功率信号的所述电流分量来电流调制所述第二远程信号；和在所述主机设备处，解调所述导线对上所述功率信号的所述电流分量以恢复所述第二远程信号。
26.如权利要求23所述的方法，所述方法还包括下述步骤在所述远程设备处，生成第二远程信号；在所述远程设备处，用所述导线对上所述功率信号的所述电流分量来电流调制所述第二远程信号；和在所述主机设备处，解调所述导线对上所述功率信号的所述电流分量以恢复所述第二远程信号。
27.如权利要求24所述的方法，所述方法还包括下述步骤在所述远程设备处，生成第二远程信号；在所述远程设备处，用所述导线对上所述功率信号的所述电流分量来电流调制所述第二远程信号；和在所述主机设备处，解调所述导线对上所述功率信号的所述电流分量以恢复所述第二远程信号。
28.一种用于在主机设备和远程设备之间引导信号的方法，所述主机设备和所述远程设备由包括第一导线和第二导线的单对导线所连接，并且所述主机设备在所述单对导线上向所述远程设备供应包括电流分量和电压分量的功率信号，所述方法包括在所述主机设备处保持所述导线对上所述功率信号的所述电压分量基本不变；生成主机信号；和用所述导线对上所述功率信号的所述电流分量来电流调制所述主机信号；以及在所述远程设备处解调所述导线对上所述功率信号的所述电流分量以恢复所述主机信号。
29.如权利要求28所述的方法，所述方法还包括下述步骤在所述远程设备处生成第一远程信号；用所述导线对上所述功率信号的所述电流分量来电流调制所述第一远程信号；和在所述主机设备处解调所述导线对上所述功率信号的所述电流分量以恢复所述第一远程信号。
30.如权利要求29所述的方法，所述方法还包括下述步骤在所述远程设备处生成第二远程信号；用所述导线对上所述功率信号的所述电流分量来电流调制所述第二远程信号；和在所述主机设备处解调所述导线对上所述功率信号的所述电流分量以恢复所述第二远程信号。
31.一种用于在单对导线上供电并引导来自远程设备的信号的电压参考及功率回路控制电路，所述单对导线包括第一导线和第二导线，所述远程设备可操作来用远程信号调制所述单对导线上功率信号的电流分量，所述电路包括电压生成器，生成参考电压；运算放大器，具有耦合以接收所述参考电压的第一输入端、耦合到所述第一导线的第二输入端、输出运算放大器输出电压信号的输出端、和耦合在所述输出端和所述第二输入端之间的反馈电阻，所述输出电压信号反映通过所述反馈电阻的电流，其中所述运算放大器操作来在所述第二输入端上镜像所述第一输入端处接收的所述参考电压；和滤波器，滤波所述运算放大器输出电压信号以恢复所述远程信号。
全文摘要
本发明公开了一种在单对导线上两个电子设备之间传递功率和信号的新技术。具体而言，远程传感器连接到主机设备。通过电压参考及控制回路电路来向远程传感器供电，该电路在远程电流传感期间保持导线对上功率信号的电压分量不变。远程传感器自身可通过驱动传感器上的负载并由此调制回路电流而发射测量值或信息。传感器到主机回路中的电流信号可以是精度AC模拟信号或串行数字比特流。两种类型的信号可使用复用方案而并存。
文档编号H04B3/54GK1581718SQ200410033970
公开日2005年2月16日 申请日期2004年4月20日 优先权日2003年7月31日
发明者凯文·G·钱德勒, 安东尼奥·卡洛斯·小蒙特 申请人:安捷伦科技有限公司