抗窄脈沖干擾電路的制作方法
【專利摘要】一種抗窄脈沖干擾電路，包括可控放電電路、可控充電電路、電容、施密特電路。抗窄脈沖干擾電路的輸出脈沖通過三態門對可控放電電路和可控充電電路進行控制，選擇其中一路由輸入脈沖對電容進行放電或充電，電容上的信號經施密特電路得到輸出脈沖。所述抗窄脈沖干擾電路能夠自動過濾負寬脈沖期間的正窄脈沖和正寬脈沖期間的負窄脈沖干擾，特別是能夠過濾連續的窄脈沖干擾信號；需要過濾的正窄脈沖和負窄脈沖的最大寬度能夠分別通過改變充電時間常數和放電時間常數進行調整。所述抗窄脈沖干擾電路能夠應用在數字信號電路中所有需要過濾窄脈沖干擾信號的場合。
【專利說明】
抗窄脈沖干擾電路
技術領域
[0001]本發明涉及一種脈沖信號處理電路，尤其是一種抗窄脈沖干擾電路。
【背景技術】
[0002]在數字信號電路中，經常需要對脈沖信號中的正窄脈沖和負窄脈沖進行過濾，例如，濾單個的窄干擾脈沖，過濾機械三態門的抖動脈沖，等等。目前常用的方法的采用濾波電路進行濾波，或者是用MCU采樣后進行算法處理。采用濾波電路過濾，當需要過濾的窄脈沖頻率較高時，濾波電路存在直流記憶效應，前面的窄脈沖會影響后面窄脈沖的過濾。用MCU采樣后進行算法處理時，MCU本身容易受到各種干擾影響，從而對窄脈沖的過濾造成影響。
【發明內容】
[0003]為了解決現有數字脈沖信號電路中窄脈沖過濾所存在的問題，本發明提供了一種抗窄脈沖干擾電路，包括可控放電電路、可控充電電路、電容、施密特電路。
[0004 ]所述抗窄脈沖干擾電路的輸入脈沖從輸入脈沖端輸入，輸出脈沖從輸出脈沖端輸出。
[0005]所述電容的一端連接至施密特電路輸入端，另外一端連接至抗窄脈沖干擾電路的公共地或者是供電電源。
[0006]所述可控放電電路輸入連接至輸入脈沖端，輸出連接至施密特電路輸入端;所述可控充電電路輸入連接至輸入脈沖端，輸出連接至施密特電路輸入端。
[0007 ]所述施密特電路的輸出端為輸出脈沖端。
[0008]所述可控放電電路包括快速放電二極管、充電電阻、快速放電三態門；所述快速放電二極管陰極連接至快速放電三態門輸出端，陽極為可控放電電路輸出端;所述充電電阻與快速放電二極管并聯;所述可控充電電路包括快速充電二極管、放電電阻、快速充電三態門；所述快速充電二極管陽極連接至快速充電三態門輸出端，陰極為可控充電電路輸出端；所述放電電阻與快速充電二極管并聯。
[0009]所述快速放電三態門輸入端為可控放電電路輸入端;所述快速充電三態門輸入端為可控充電電路輸入端;所述快速放電三態門由輸出脈沖控制;所述快速充電三態門由輸出脈沖控制。
[0010]所述快速放電三態門由輸出脈沖控制以及快速充電三態門由輸出脈沖控制的具體方法是，當施密特電路為同相施密特電路時，輸出脈沖的低電平控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，輸出脈沖的高電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態；當施密特電路為反相施密特電路時，輸出脈沖的高電平控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，輸出脈沖的低電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態。
[0011]所述抗窄脈沖干擾電路能夠過濾的正窄脈沖寬度通過改變充電時間常數或者施密特電路的上限門檻電壓來進行控制;所述抗窄脈沖干擾電路能夠過濾的負窄脈沖寬度通過改變放電時間常數或者施密特電路的下限門檻電壓來進行控制。
[0012]所述充電時間常數為充電電阻與電容的乘積;所述放電時間常數為放電電阻與電容的乘積。
[0013]所述施密特電路具有高輸入阻抗特性。
[0014]所述快速放電三態門與快速充電三態門同為同相三態門，或者是，所述快速放電三態門與快速充電三態門同為反相三態門。
[0015]本發明的有益效果是:所述抗窄脈沖干擾電路允許寬度大于規定值的正脈沖和負脈沖信號通過;能夠自動過濾負寬脈沖期間的正窄脈沖，特別是能夠快速恢復過濾能力過濾連續的正窄脈沖干擾信號;所述抗窄脈沖干擾電路能夠自動過濾正寬脈沖期間的負窄脈沖，特別是能夠快速恢復過濾能力過濾連續的負窄脈沖干擾信號；需要過濾的正窄脈沖最大寬度能夠通過改變充電時間常數進行調整;需要過濾的負窄脈沖最大寬度能夠通過改變放電時間常數進行調整;所述抗窄脈沖干擾電路能夠應用在數字信號電路中所有需要過濾窄脈沖干擾信號的場合。
【附圖說明】
[0016]圖1為抗窄脈沖干擾電路實施例；
[0017]圖2為抗窄脈沖干擾電路實施例的輸入脈沖和輸出脈沖波形。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0019]如圖1所示為抗窄脈沖干擾電路實施例。實施例中，快速放電二極管、充電電阻、快速放電三態門分別為二極管D11、電阻Rl 1、三態門Tl I，組成了可控放電電路;快速充電二極管、放電電阻、快速充電三態門分別為二極管D12、電阻R12、三態門T12，組成了可控充電電路；電容為電容Cl I。施密特電路F11為同相施密特電路，因此，實施例中輸出脈沖P2與輸入脈沖Pl同相。電容Cl I的一端接施密特電路的輸入端，SPFl I的輸入端A3，另外一端連接至公共地。
[0020]實施例中，施密特電路FlI為同相施密特電路，輸出脈沖P2(圖1中A4點)直接連接至三態門Tll、三態門T12的使能控制端，三態門T11、三態門T12分別為低電平、高電平使能有效。輸出脈沖P2的高、低電平分別控制三態門T12為工作狀態、為禁止狀態，輸出脈沖P2的高、低電平分別控制三態門Tll為禁止狀態、為工作狀態。受到輸出脈沖P2的控制，三態門Tll與三態門T12中總是一個處于為工作狀態狀態，另外一個處于為禁止狀態狀態。當三態門Tll、三態門T12同時采用低電平使能有效或者是高電平使能有效的器件時，其中一個的由輸出脈沖P2的反相信號控制。
[0021 ]圖2為抗窄脈沖干擾電路實施例的輸入脈沖和輸出脈沖波形。圖2中，Pl為輸入脈沖，P2為輸出脈沖，當PI低電平為正常的負寬脈沖時，圖1中A3點電位與Al點低電平電位一致，P2為低電平，三態門Tll為工作狀態，其輸出的Al點電平與AO點一致;T12為禁止狀態，輸出為高阻態。正窄脈沖11的高電平通過充電電阻Rll對電容Cll充電，使A3點電位上升；由于窄脈沖11的寬度小于時間Tl，A3點電位在窄脈沖11結束時仍低于施密特電路Fll的上限門檻電壓，因此，P2維持為低電平，三態門Tl I維持為工作狀態;窄脈沖11結束時，Al點重新變為低電平且通過快速放電二極管Dl I使電容Cl I快速放電，使A3點電位與Al點低電平電位一致，恢復至窄脈沖11來臨前的狀態，其抗干擾能力得到迅速恢復，當后面緊接有連續的正窄脈沖干擾信號時，同樣能夠過濾掉。正窄脈沖12的寬度也小于時間Tl，因此，當窄脈沖12結束時，P2維持為低電平，Al點重新變為低電平且通過快速放電二極管Dll使電容Cll快速放電，使A3點電位與Al點低電平電位一致。
[0022]脈沖13為正常的正寬脈沖，Pl在上升沿17之后維持高電平時間達到Tl時，Al點高電平的通過充電電阻Rll對電容Cll充電，使A3點電位上升達到施密特電路Fl I的上限門檻電壓，施密特電路Fll輸出P2在上升沿18處從低電平變為高電平，使三態門Tll為禁止狀態、T12為工作狀態，其輸出的A2點電平與AO點一致;A2點的高電平通過快速充電二極管D12使電容Cl I快速充電，使A3點電位與A2點高電平電位一致，P2維持為高電平。
[0023]負窄脈沖15的低電平通過放電電阻R12對電容Cll放電，使A3點電位下降；由于窄脈沖15的寬度小于時間T2，A3點電位在窄脈沖15結束時仍高于施密特電路Fll的下限門檻電壓，因此，P2維持為高電平，三態門T12維持為工作狀態;窄脈沖15結束時，A2點重新變為高電平且通過快速充電二極管D12使電容Cll快速充電，使A3點電位與A2點高電平電位一致，恢復至窄脈沖15來臨前的狀態，其抗干擾能力得到迅速恢復，當后面緊接有連續的負窄脈沖干擾信號時，同樣能夠過濾掉。負窄脈沖16的寬度也小于時間T2，因此，當窄脈沖16結束時，P2維持為高電平，A2點重新變為高電平且通過快速充電二極管D12使電容Cll快速充電，使A3點電位與A2點高電平電位一致。
[0024]Pl在下降沿19之后維持低電平時間達到T2時，表示Pl有一個正常的負寬脈沖，A2點的低電平通過放電電阻Rl2對電容C11放電，使A3點電位下降達到施密特電路F11的下限門檻電壓，施密特電路F11的輸出P2在下降沿20處從高電平變為低電平，使三態門T11為工作狀態、T12為禁止狀態;Al點的低電平通過快速放電二極管Dll使電容CU快速放電，使A3點電位與Al點低電平電位一致，P2維持為低電平。Pl的負寬脈沖21寬度大于T2，在負寬脈沖21的上升沿23之后維持高電平時間達到Tl時，P2在上升沿24處從低電平變為高電平。
[0025 ] 抗窄脈沖干擾電路將PI信號中的窄脈沖11、窄脈沖12、窄脈沖15、窄脈沖16都過濾掉，而正寬脈沖13、負寬脈沖21能夠通過，使P2信號中出現相應的正寬脈沖14和負寬脈沖22。輸出脈沖P2與輸入脈沖Pl同相，而輸出的寬脈沖14上升沿比輸入的寬脈沖13上升沿滯后時間Tl，下降沿滯后時間T2。
[0026]窄脈沖11、窄脈沖12為正窄脈沖，時間TI為抗窄脈沖干擾電路能夠過濾的最大正窄脈沖寬度。Tl受到充電時間常數、三態門Tll輸出的高電平電位、低電平電位和施密特電路Fll的上限門檻電壓共同影響。通常情況下，三態門Tll輸出的高電平電位和低電平電位為定值，因此，調整Tl的值可以通過改變充電時間常數或者施密特電路的上限門檻電壓來進行。圖1中，充電時間常數為充電電阻Rll與電容Cll的乘積。所述抗窄脈沖干擾電路允許寬度大于Tl的正脈沖信號通過。
[0027]窄脈沖15、窄脈沖16為負窄脈沖，時間T2為抗窄脈沖干擾電路能夠過濾的最大負窄脈沖寬度。T2受到放電時間常數、三態門T12輸出的高電平電位、低電平電位和施密特電路Fll的下限門檻電壓共同影響。通常情況下，三態門T12輸出的高電平電位和低電平電位為定值，因此，調整T2的值可以通過改變放電時間常數或者施密特電路的下限門檻電壓來進行。圖1中，放電時間常數為放電電阻Rl 2與電容Cl I的乘積。所述抗窄脈沖干擾電路允許寬度大于大于T2的負脈沖信號通過。
[0028]圖1中，電容Cll接公共地的一端也可以改接在抗窄脈沖干擾電路的供電電源端。抗窄脈沖干擾電路的供電電源用于向快速放電三態門、快速充電三態門等器件進行供電。
[0029]圖1中，施密特電路Fll也可以選擇反相施密特電路，此時輸出脈沖P2的高電平應該控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，輸出脈沖的低電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態。例如，當圖1中施密特電路Fl I選擇反相施密特電路，仍將輸出脈沖P2直接連接至三態門T11、三態門T12的使能控制端時，三態門Tll應該相應地改為高電平使能有效，三態門T12相應地改為低電平使能有效。選擇反相施密特電路時電路的工作原理與圖1相同，只是此時輸出脈沖與輸入脈沖反相。
[0030]快速放電三態門與快速充電三態門還可以同時選擇具有反相功能的反相三態門。當快速放電三態門與快速充電三態門同時選擇反相三態門時，相當于在輸入脈沖端增加一個反相器，即先將輸入脈沖反相后再進行抗窄脈沖干擾，工作原理與圖1相同。
[0031 ]所述施密特電路的輸入信號為電容上的電壓，因此，要求施密特電路具有高輸入阻抗特性。施密特電路可以選擇具有高輸入阻抗特性的CMOS施密特反相器CD40106、74HC14，或者是選擇具有高輸入阻抗特性的CMOS施密特與非門⑶4093、74HC24等器件。CMOS施密特反相器或者CMOS施密特與非門的上限門檻電壓、下限門檻電壓均為與器件相關的固定值，因此，調整能夠過濾的輸入的正窄脈沖寬度、負窄脈沖寬度需要通過改變充電時間常數、放電時間常數來進行。用施密特反相器或者施密特與非門構成同相施密特電路，需要在施密特反相器或者施密特與非門后面增加一級反相器。
[0032]施密特電路還可以選擇采用運算放大器來構成，采用運算放大器來構成施密特電路可以靈活地改變上限門檻電壓、下限門檻電壓。同樣地，采用運算放大器來構成施密特電路時，需要采用具有高輸入阻抗特性的結構與電路。
【主權項】
1.一種抗窄脈沖干擾電路，其特征在于: 包括可控放電電路、可控充電電路、電容、施密特電路； 所述抗窄脈沖干擾電路的輸入脈沖從輸入脈沖端輸入，輸出脈沖從輸出脈沖端輸出； 所述電容的一端連接至施密特電路輸入端，另外一端連接至抗窄脈沖干擾電路的公共地或者是供電電源； 所述可控放電電路輸入連接至輸入脈沖端，輸出連接至施密特電路輸入端;所述可控充電電路輸入連接至輸入脈沖端，輸出連接至施密特電路輸入端； 所述施密特電路的輸出端為輸出脈沖端。2.根據權利要求1所述的抗窄脈沖干擾電路，其特征在于:所述可控放電電路包括快速放電二極管、充電電阻、快速放電三態門；所述快速放電二極管陰極連接至快速放電三態門輸出端，陽極為可控放電電路輸出端;所述充電電阻與快速放電二極管并聯;所述可控充電電路包括快速充電二極管、放電電阻、快速充電三態門；所述快速充電二極管陽極連接至快速充電三態門輸出端，陰極為可控充電電路輸出端;所述放電電阻與快速充電二極管并聯； 所述快速放電三態門輸入端為可控放電電路輸入端;所述快速充電三態門輸入端為可控充電電路輸入端;所述快速放電三態門由輸出脈沖控制;所述快速充電三態門由輸出脈沖控制。3.根據權利要求2所述的抗窄脈沖干擾電路，其特征在于:所述快速放電三態門由輸出脈沖控制以及快速充電三態門由輸出脈沖控制的具體方法是，當施密特電路為同相施密特電路時，輸出脈沖的低電平控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，輸出脈沖的高電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態；當施密特電路為反相施密特電路時，輸出脈沖的高電平控制快速放電三態門為工作狀態、快速充電三態門為禁止狀態，輸出脈沖的低電平控制快速放電三態門為禁止狀態、快速充電三態門為工作狀態。4.根據權利要求2— 3中任一項所述的抗窄脈沖干擾電路，其特征在于:能夠過濾的正窄脈沖寬度通過改變充電時間常數或者施密特電路的上限門檻電壓來進行控制，能夠過濾的負窄脈沖寬度通過改變放電時間常數或者施密特電路的下限門檻電壓來進行控制。5.根據權利要求3所述的抗窄脈沖干擾電路，其特征在于:所述充電時間常數為充電電阻與電容的乘積;所述放電時間常數為放電電阻與電容的乘積。6.根據權利要求4所述的抗窄脈沖干擾電路，其特征在于:所述施密特電路具有高輸入阻抗特性。7.根據權利要求4所述的抗窄脈沖干擾電路，其特征在于:所述快速放電三態門與快速充電三態門同為同相三態門，或者是，所述快速放電三態門與快速充電三態門同為反相三態門。
【文檔編號】H03K5/1252GK105958978SQ201610420734
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】凌云, 王兵, 文定都, 曾紅兵
【申請人】湖南工業大學