CN101267194A - 一种毛刺的判断及消除电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种毛刺消除电路，包括一延迟模块，用于检测毛刺宽度；一延迟输出模块，用于消除特定条件产生的毛刺问题；所述延迟模块连有一反馈控制电路模块；延迟模块在检测到毛刺后控制反馈控制电路模块进行加速复位，在检测到有效数据则通过反馈控制电路模块加速置位。本发明的上述电路完全实现了判断并消除毛刺的功能，并且可以对有效的窄脉宽信号进行展宽至安全宽度，确保其安全工作。

Description

一种毛刺的判断及消除电路

技术领域

本发明涉及微电子领域模拟集成电路设计，具体地说，是一种对输入信号采用RC延迟检测毛刺并消除毛刺的电路结构，该电路结构可以对脉宽较窄的有效信号进行展宽确保其安全工作。

背景技术

在芯片工作中，信号的输入需要准确清晰。但目前很多芯片的系统应用环境较差，或者由于外部干扰强烈，这时候芯片的输入信号会产生各种样式的毛刺，对于信号的完整性、正确性的判断产生严重的干扰，可能导致芯片产生误触发，工作错误等问题。除了常规毛刺引发的问题外，还有如下现象：

如普通电路的时钟输入，如果有脉宽较窄的毛刺没有完全消除掉，该毛刺将作为时钟信号进入内部，经过多级负载可能越来越窄并最终消失，结果是一部分逻辑受到该时钟驱动，另一部分逻辑该时钟输入消失；

如果输入的有效信号存在脉宽较窄，接近于预设的毛刺消除判定宽度，该有效信号进入电路内部经过多级负载也可能出现越来越窄并消失的问题。

在安全控制等领域，毛刺的判断与消除更是直接影响功能的正确执行，毛刺的判断及消除至关重要。所以优秀的毛刺消除电路要具备如下功能：

1)能够正确判断毛刺并可以消除各种状态的毛刺问题；

2)当输入信号的脉宽较窄，接近了预设的毛刺判定宽度，经过该部分电路后该输入信号脉宽可被适当展宽至安全宽度，避免经过多级延迟后由于脉宽更窄出现无效信号问题。

通常情况下，可以通过简单的延迟电路或者采schmitt的延迟电路消除毛刺，但是这两种普通的毛刺消除电路具有很大的局限性。

如图1所示为一种传统的简单的RC延迟消除毛刺电路结构，包括由电阻101，电容102共同组成的RC延迟电路，以及反相器103、104。

图2是普通延迟电路消除毛刺可能出现问题的示意图。如图2所示，若设定宽度小于T1的毛刺通过该部分电路将被RC延迟消除掉，其中T1为RC延迟电路充电下C点电压上升至反相器103的翻转电平所用时间。但是当正确的输入信号出现脉宽较窄，宽度T略大于预设的毛刺判断宽度T1，输出端Vout将出现脉宽更窄的毛刺。

如图3所示为一种RC加Schmitt结构的毛刺消除电路，包括由电阻301和电容302组成的RC延迟部分，以及Schmitt触发器305。该结构除了可以消除单独的毛刺功能，当输入的正确信号脉宽较窄，略大于预设的毛刺判断宽度T1，该结构具备展宽信号的效果，如图4所示。

上述两种结构存在一个共同的缺点，即面对脉宽为T3的毛刺连续输入的情况，T3小于预设的毛刺消除宽度T，仍然会出现毛刺消除错误的情况，如图5、图6所示。因此，设计一种能够适应各种毛刺并能够保护有效输入信号脉宽过窄问题的电路很有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种毛刺的判断及消除电路，在输入正确信号脉宽较窄情况下能够展宽该信号至安全脉宽，确保其安全工作。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种毛刺判断及消除电路，包括一延迟模块，用于检测毛刺宽度；一延迟输出模块，用于消除特定条件产生的毛刺问题；所述延迟模块连有一反馈控制电路模块；延迟模块在检测到毛刺后控制反馈控制电路模块进行加速复位，在检测到有效数据则通过反馈控制电路模块加速置位。

所述反馈控制电路模块包括相连的上拉器件、下拉器件，以及与非门和或非门；所述与非门的输出端连接所述上拉器件，所述或非门的输出端连接所述下拉器件。

延迟模块的两个输出节点分别作为与非门、或非门的两个输入。

所述延迟模块包括相连的RC电路和反向器。

上拉器件和下拉器件的相连节点连接到RC电路与反向器之间，并输入到所述延迟输出模块。

所述延迟输出模块的高翻转电平高于所述反向器的翻转高电平，延迟输出模块的低翻转电平低于所述反向器的翻转低电平。

本发明的上述电路完全实现了判断并消除毛刺的功能，并且可以对有效的窄脉宽信号进行展宽至安全宽度，确保其安全工作。

附图说明

图1是现有技术的一种电路结构示意图；

图2是现有技术的另一种电路结构示意图；

图3是普通延迟电路消除毛刺可能出现问题的示意图；

图4是带schmitt的延迟电路消除毛刺并可以展宽窄脉宽的示意图；

图5是普通延迟电路消除连续的毛刺时候出现问题的示意图；

图6是带schmitt的延迟电路消除连续的毛刺出现问题的示意图；

图7是本发明毛刺判断及消除电路的结构框图；

图8是本发明毛刺判断及消除电路的一种具体电路结构例图；

图9是本发明毛刺判断及消除电路消除连续毛刺示意图；

图10是本发明电路消除毛刺并展宽窄脉宽信号示意图；

图11是本发明电路判断并消除特定条件的毛刺示意图。

具体实施方式

下面根据图7至图11，给出本发明一个较好实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

图7是本发明毛刺判断及消除电路的结构框图。如图7所示，本发明的毛刺判断及消除电路，包括一RC延迟电路，用于检测毛刺宽度。一连接RC延迟电路输出的延时输出电路，用于消除特定条件产生的毛刺问题。所述RC延迟电路的前端A和后端B连接到一个反馈电路，反馈电路的输出返回到RC延迟电路的后端C。RC延迟电路在检测到毛刺后控制反馈电路进行加速复位，在检测到有效数据则通过反馈电路加速置位。

图8为根据本发明原理构建的电路图。如图8所示，本发明的毛刺判断及消除电路主要由RC延迟模块809、反馈控制电路模块811、延迟输出模块810构成。RC延迟模块809由输入buff，输出buff及电阻807、电容808构成。反馈控制电路模块811由上拉器件805、下拉器件806及与非门803、或非门804构成。延迟输出模块810在本实施例中采用Schmitt实现，由施密特器件801及输出buff构成。

RC延迟电路的前端A点和RC延迟电路后经反向器802的B点分别作为与非门803、或非门804的两个输入，输出为RC延迟电路与反向器802之间的C点。与非门803输出端连接上拉器件805，或非门804连接下拉器件806。上拉器件805连接下拉器件806，该连接点即反馈输出的C点。反馈控制电路模块811启动后能够迅速通过C点对电容808进行充电或者放电。

输入信号经过Vin进入至A点，该部分同时进入RC延迟及反馈控制电路的输入。经过RC延迟后的B点作为反馈控制电路另外一个输入，反馈电路的输出通过C点控制对电容808充放电速度，同时C点经过延迟输出模块810判断信号有效后输出。施密特器件801的高翻转电平高于反向器802的翻转高电平，施密特器件801的低翻转电平低于反向器802的翻转低电平。

更具体地，如图9所示，当连续的毛刺经由Vin进入毛刺判断同消除电路，经过电阻807、电容808的RC延迟，C点电平将延后于A点电平而缓慢变化，该时刻由于反馈控制电路输入端A、B电平不同，反馈电路不影响C点电压，如果C点电压缓慢变化至反向器802的翻转电平之前第一个毛刺消失，那么该毛刺如图9所示被正确消除，并且因为反馈控制电路的输入A点、B点均为零，反馈电路启动，C点电压被反馈电路迅速拉回原电压；下个毛刺如果宽度仍然小于设定毛刺的消除宽度，则重复上述过程，所有毛刺被正确消除。

另外一种情况，如图10所示，输入为一个毛刺加上一个宽度较窄的有效信号，该有效信号脉宽略大于设定的毛刺消除的宽度T1。该电路将正确消除毛刺并展宽其中的有效信号至安全脉宽，具体描述如下：第一个毛刺正确消除后，A、B点电压相同，反馈电路启用，通过反馈C点电压会被迅速置位原电压；接着窄脉宽信号输入，C点电平缓慢升高超过反向器802的翻转高电平，这时候B点翻转为高电平，A、B点电位相同，启动反馈控制电路迅速上拉C点至高电平，Vout此刻输出高电平，当窄信号脉宽结束，A点变为低电平，A点、B点电平不同，反馈关闭，C点受RC影响缓慢下降至反向器802的翻转低电平，B点电平翻转，A、B点同时为零，反馈开启迅速下拉C点至零点平，输出Vout电压变化为零。

由上描述结合图10可见，宽度大于预定毛刺判断宽度T1的窄脉宽可以被适当展宽至安全宽度，如果该有效信号的窄脉宽宽度为T，电压上升至反向器802翻转高电平得时间为T1，电压下降至反向器802翻转低电平得时间为T2，那么该信号经过展宽后的宽度为：T-T1+T2，通过调整T2和T1的关系就可以得到期望的信号脉宽。

如图11所示，通过反馈对C节点电压复位实际仍然需要一段时间，当输入信号或者毛刺恰好微大于预设的毛刺判断宽度T1，该小概率条件是可能存在的。C节点电压缓慢上升恰好刚刚超过反向器802的高电平翻转电压，这个时候反馈开启正在上拉C节点，A点输入的高电平结束；这个时候C点将从略高于反向器802高电平翻转电压的位置开始放电，由于C节点开始放电的电压基准点不高，C节点电压很快下降至反向器802的低电平翻转点，B点输出脉宽为T2的窄脉宽信号，该T2可能非常小，属于非理想波形；所以在A点通过延迟电路输出是有必要的，延迟输出电路801的高电平翻转电压远高于反向器802的高电平翻转电压，801低电平翻转电压同样远低于反向器802低电平翻转电压；通过延迟输出电路801判断高低电平是否有效，确保任何情况下波形的正确判断及输出。

由此可见，该电路完全实现了判断并消除毛刺的功能，并且可以对有效的窄脉宽信号进行展宽至安全宽度。

对本发明的上述实施方式的变形是可能的。例如，RC延迟电路可以有多种方式实现，其他专用的延迟电路可以提供更加优越的精度控制。反馈控制电路的实现也可以采用本领域其他手段实现，重点在于检测输入电压并在需要的电压点开启反馈提高C点的电压上升下降速度。延迟电路部分重点在于检测数据的有效性，该部分的高翻转电压检测要高于反馈控制的高开启电压，相应低翻转电压要低于反馈控制的低开启电压。延迟电路同样也可以采用简单的RC或者Delay方法实现，因为可以证明，如图11，C点即使出现不期望的波形也是脉宽非常窄的毛刺，完全可以通过调整延迟进行消除。这些变形或者其它的实施方式，均应在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1、一种毛刺判断及消除电路，包括一延迟模块，用于检测毛刺宽度；一延迟输出模块，用于消除特定条件产生的毛刺问题；其特征在于，所述延迟模块连有一反馈控制电路模块；延迟模块在检测到毛刺后控制反馈控制电路模块进行加速复位，在检测到有效数据则通过反馈控制电路模块加速置位。

2、如权利要求1所述的一种毛刺判断及消除电路，其特征在于，所述反馈控制电路模块包括相连的上拉器件、下拉器件，以及与非门和或非门；所述与非门的输出端连接所述上拉器件，所述或非门的输出端连接所述下拉器件。

3、如权利要求2所述的一种毛刺判断及消除电路，其特征在于，延迟模块的两个输出节点分别作为与非门、或非门的两个输入。

4、如权利要求3所述的一种毛刺判断及消除电路，其特征在于，所述延迟模块包括相连的RC电路和反向器。

5、如权利要求4所述的一种毛刺判断及消除电路，其特征在于，上拉器件和下拉器件的相连节点连接到RC电路与反向器之间，并输入到所述延迟输出模块。

6、如权利要求5所述的一种毛刺判断及消除电路，其特征在于，所述延迟输出模块的高翻转电平高于所述反向器的翻转高电平，延迟输出模块的低翻转电平低于所述反向器的翻转低电平。

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