CN102237856B - 脉冲宽度滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脉冲宽度滤波器，其生成与输入信号的上升沿和下降沿中的一个同步地增大并与上升沿和下降沿中的另一个同步地减小的调制信号，并传送调制信号的输入信号。通过滤波器单元的输入信号反相，从而成为输出信号。脉冲宽度滤波器根据输出信号和通过滤波器单元的输入信号控制调制信号的上升和减小，并且调制信号是确定输入信号的脉冲宽度是否大于预定截止脉冲宽度的信号。

Description

脉冲宽度滤波器

技术领域

本发明涉及一种脉冲宽度滤波器和一种滤波方法。具体地，本发明涉及一种防止输入信号失真的脉冲宽度滤波器。

背景技术

通常，脉冲宽度滤波器在输入信号的脉冲宽度超过截止脉冲时，传送输入信号的脉冲，在脉冲宽度小于截止脉冲时，不传送输入信号的脉冲。脉冲宽度滤波器可通过使用电阻-电容(RC)滤波器来实现。

当输入信号的脉冲宽度明显超出截止脉冲时，输入信号的脉冲通过脉冲宽度滤波器，而没有失真。但是，当输入信号的脉冲宽度稍超过截止脉冲时，输入信号的脉冲失真，并通过脉冲宽度滤波器。

当输入信号通过RC滤波器传送时，产生RC滤波器的电容器充电的充电时段和RC滤波器的电容器放电的放电时段。

例如，假设RC滤波器包括以电容器电压为输入的反相器，反相器参照2.5V的电压将输出反相，且电容器可充电到5V。电容器电压从输入信号的上升沿开始自0V增长。电容器电压从输入信号的下降沿开始减小。如果电容器电压超过2.5V，则反相器输出低电平，如果电容器电压低于2.5V，则输出高电平。

如果输入信号的脉冲宽度充分大于截止脉冲，则电容器电压增大到5V，然后再减小到0V。这里，增大延迟时段被确定为电容器电压从0V增大到2.5V所用时段，减小延迟时段被确定为电容器电压从5V减小到2.5V所用的时段。因此，增大延迟时段和减小延迟时段彼此相等，输入信号通过RC滤波器无失真地传送。

但是，当输入信号的脉冲宽度小于截止脉冲时，电容器电压不可能增大到5V。当电容器电压达到2.7V时，如果产生输入信号的减小时刻，当电容器电压达到2.5V时，反相器将输出信号变成高电平。即，增大延迟时段是电容器电压从0V增大到2.5V所用的时段，减小延迟时段是电容器电压从2.7V减小到2.5V所用的时段。因此，增大延迟时段和减小延迟时段彼此不同，使得输入信号失真，并通过RC滤波器传送。

背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明背景的理解，因此，它可包含不构成现有技术但在本国已为本领域技术人员已知的信息。

.发明内容

本发明提供一种能够无失真地输出大于截止脉冲的脉冲的脉冲宽度滤波器。

根据本发明的脉冲宽度滤波器，包括：滤波器单元，其生成与输入信号的上升沿和下降沿中的一个同步地增大并与上升沿和下降沿中的一个同步地减小的调制信号；并根据调制信号传送输入信号；以及输出反相器，其使通过滤波器单元的输入信号反相，生成输出信号，其中调制信号的增大和减小是根据输出信号和通过滤波器单元的输入信号控制的，并且调制信号是确定输入信号的脉冲宽度是否大于预定截止脉冲宽度的信号。

滤波器单元可包括：增大电路，其供应源电流或第一电压至将输入信号反相的第一输入信号和输出信号；减小电路，其根据第一输入信号和第二输入信号供应吸入电流或第二电压，该第二输入信号是通过滤波器单元的输入信号；和控制器，其根据第二输入信号和输出信号接收源电流、吸入电流、第一电压和第二电压以生成调制信号。控制器可通过使用源电流而与输入信号的上升沿同步地增大调制信号，并通过使用吸入电流而与输入信号的下降沿同步地减小调制信号。控制器可在增大延迟时段期间通过使用源电流而与输入信号的上升沿同步地增大调制信号，然后将调制信号保持为第一电压，并在减小延迟时段期间通过使用吸入电流与输入信号的下降沿同步地减小调制信号，然后在输入信号超过截止脉冲宽度时，将调制信号保持为第二电压。增大电路可包括：第一晶体管，其包括传送第一输入信号的栅电极、连接到控制器的漏电极、和源电极；以及第一电阻器，其包括连接到第一电压的一端和连接到第一晶体管的源电极的另一端，并且第一晶体管可通过第一输入信号的第一电平接通。减小电路可包括：第二晶体管，其包括传送第一输入信号的栅电极、连接到控制器的漏电极、和源电极；第二电阻器，其包括连接到第二电压的一端和连接到第二晶体管的源电极的另一端，并且第二电阻器通过第一输入信号的第二电平接通。

控制器可包括：第一电容器；第二电容器；第一开关，其包括连接到与增大电路和减小电路相连的输入节点的一端以及连接到第一电容器的一端的另一端，并根据输出信号进行切换；第二开关，其包括以第一电压为输入的一端和连接到第一电容器的一端的另一端，并根据第二输入信号进行切换；第三开关，其包括连接到输入节点的一端和连接到第二电容器的一端的另一端，并根据第二输入信号进行切换；第四开关，其与第二电容器并联连接，并根据输出信号进行切换；以及反相器，其包括连接到输入节点的输入端和连接到与输出反相器相连的输出节点的输出端，其中输入节点的电压可以是调制信号，并且调制信号可以通过反相器反相，从而成为第二输入信号。减小电路可包括连接到第二电压的一端和连接到第二晶体管的源电极的另一端，且还包括根据第二输入信号工作的开关。

增大电路可包括连接到第一电压的一端和连接到第一晶体管的源电极的另一端，且还可包括根据输出信号工作的开关。如果增大的调制信号达到与截止脉冲宽度对应的截止脉冲电压时，反相器可使调制信号反相，生成低电平的第二输入信号；如果减小的调制信号达到截止脉冲电压时，反相器可使调制信号反相，生成高电平的第二输入信号。滤波器单元可包括：增大电路，其与输入信号的下降沿同步地增大调制信号；减小电路，其与输入信号的上升沿同步地减小调制信号；控制器，其生成控制增大电路和减小电路工作的第一脉冲信号和第二脉冲信号输出信号；以及电容器，其连接到增大电路和减小电路。

控制器可生成与输出信号的下降沿同步具有预定时段的高电平的第一脉冲信号，并可生成与输出信号的上升沿同步具有预定时段的高电平的第二脉冲信号。增大电路可根据输入信号和第一脉冲信号通过使用源电流和第一电压中的至少一个对电容器充电。增大电路可包括：电流源，其供应源电流；晶体管，其包括传送输入信号的栅电极、连接到电容器的一端的漏电极和连接到电流源的源电极；和开关，其连接在电容器的一端和第一电压之间，并根据第一脉冲信号进行切换工作。

减小电路可根据输入信号和第二脉冲信号通过使用吸入电流和第二电压中的至少一个使电容器放电。减小电路可包括：电流源，其生成吸入电流；晶体管，其包括传送输入信号的栅电极、连接到电容器的一端的漏电极以及连接到电流源的源电极；和开关，其连接在电容器的一端和第二电压之间，并根据第二脉冲信号工作。增大电路可根据输入信号和第一脉冲信号通过使用第一源电流和第一吸入电流中的至少一个对电容器充电。

增大电路可包括：电流源，其生成第一源电流；电流镜像单元，其产生第一吸入电流的镜像以生成第二源电流；第一晶体管，其包括传送输入信号的栅电极、连接到电容器的一端的漏电极和连接到电流源的源电极；以及第二晶体管，其包括传送第一脉冲信号的栅电极、连接到生成第一吸入电流的吸入电流源的源电极以及连接到电流镜像单元的漏电极。电流镜像单元可在第二晶体管的导通时段期间产生第一吸入电流的镜像以生成第二源电流，并将第二源电流传送到电容器。

减小电路可根据输入信号和第二脉冲信号通过使用第一吸入电流和第二吸入电流中的至少一个使电容器放电。减小电路可包括：电流源，其生成第一吸入电流；第一电流镜像单元，其产生第二吸入电流的镜像以生成第一源电流；第二电流镜像单元，其产生第一源电流的镜像以生成第三吸入电流；第一晶体管，其包括传送输入信号的栅电极、连接到电容器的一端的漏电极和连接到电流源的源电极；和第二晶体管，其包括传送第二脉冲信号的栅电极、连接到生成第二吸入电流的吸入电流源的源电极和连接到第一电流镜像单元的漏电极。

第一电流镜像单元可在第二晶体管的导通时段期间产生第二吸入电流的镜像以生成第一源电流，并将其传送到第二电流镜像单元；并且第二电流镜像单元可产生第一源电流的镜像以生成自电容器流出的第三吸入电流。

本发明提供一种能够无失真地输出大于截止脉冲的输入脉冲的脉冲宽度滤波器。

附图说明

图1是根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器的视图。

图2是根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器的信号的波形图。

图3是根据本发明的第二示例性实施方式的脉冲宽度滤波器2的视图。

图4是解释脉冲宽度滤波器2的工作的波形图。

图5是根据本发明的第三示例性实施方式脉冲宽度滤波器3的视图。

图6是解释脉冲宽度滤波器3的工作的波形图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，简单通过图解说明，仅显示和描述本发明的某些示例性实施方式。本领域技术人员会认识到所描述的实施方式可以各种不同方式修改，全部都不偏离本发明的精神和范围。因此，附图和说明书应认为本质上是说明性的而不是限制性的。相同的附图标记在整个说明书中指示相同的元件。

在整个说明书和所附的权利要求书中，当描述一个元件“耦连”到另一元件时，前一元件可以是“直接耦连”到另一元件或者通过第三元件“电耦连”到另一元件。此外，除非明显地进行相反描述，词语“包括”和诸如“包含”此类的变形都应理解为暗示包括所述的元件，但不排除包括其它任何元件。

现在参照附图，描述可以由本领域技术人员实现的本发明的示例性实施方式。

图1是根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器的视图。

如图1中所示，脉冲宽度滤波器1包括输入反相器INV1，滤波器单元100和输出反相器INV3。

输入反相器INV1将输入信号IN反相生成信号IN1。反相的信号IN1被称作第一输入信号IN1。

滤波器单元100生成调制信号MDS来确定输入信号的脉冲宽度是否大于截止脉冲宽度。滤波器单元100根据调制信号MDS1传送输入信号IN。通过滤波器单元100传送的输入信号IN被称作第二输入信号IN2。根据本发明的第一示例性实施方式的滤波器单元100通过使用第一输入信号IN1，第二输入信号IN2和输出信号OUT生成调制信号MDS。

输出反相器INV3将第二输入信号IN2反相以生成输出信号OUT。因此，第二输入信号IN2和输出信号OUT是彼此反相的信号。

滤波器单元100包括增大并保持调制信号MDS1的增大电路110、减小并保持调制信号MDS1的减小电路120、控制器130和滤波器反相器INV2。

增大电路110根据第一输入信号IN1和输出信号OUT将源电流ISO1或电压VDD供给到控制器130。通过电压VDD产生源电流ISO1。源电流ISO1从增大电路110被供给到控制器130所用的时段被称作增大延迟时段。

增大电路110包括晶体管P1，电阻器R1和开关S1。晶体管P1包括传送第一输入信号IN1的栅电极、连接到控制器130的漏电极以及源电极。电阻器R1包括连接到电压VDD的一端和连接到晶体管P1的源电极的另一端。开关S1包括连接到电压VDD的一端和连接到晶体管P1的源极的另一端，并根据输出信号OUT工作。如果输出信号OUT是高电平，则开关S1接通，电压VDD通过导通的晶体管P1被供应到控制器130。

减小电路120根据第一输入信号IN1和第二输入信号IN2将吸入电流(sinkcurrent)ISI1或地电压供应至控制器130。吸入电流ISI1通过地电压产生。吸入电流ISI1流动的时段被称作减小延迟时段。在本发明的一个示例性实施方式中，地电压被确定为小于电压VDD的电平电压的一个示例，但是，本发明并不局限于此。

减小电路120包括晶体管N1，电阻器R2和开关S2。晶体管N1包括传送第一输入信号IN1的栅电极、连接到控制器130的漏电极、以及源电极。电阻器R2包括接地的一端和连接到晶体管N1的源极的另一端。开关S2包括接地的一端和连接到晶体管N1的源电极的另一端，并根据第二输入信号IN2工作。如果第二输入信号IN2是高电平，则开关S2接通，使控制器130接地。

控制器130根据第二输入信号IN2和输出信号OUT接收由增大电路110或减小电路120供应的源电流ISO1、吸入电流ISI1、电压VDD和地电压，以生成调制信号MDS1。

当输入信号IN大于截止脉冲宽度时，控制器130在增大延迟时段中通过使用源电流ISO1与输入信号IN的上升沿同步地增大调制信号MDS1，然后将调制信号MDS1保持为电压VDD。控制器130在减小延迟时段中通过使用吸入电流ISI1与输入信号IN的下降沿同步地减小调制信号MDS1，然后保持调制信号MDS1为地电压。

如果在增大延迟时段中输入信号IN不保持在高电平，则调制信号MDS1不增大到截止脉冲电压。例如，在本发明的一个示例性实施方式中，调制信号MDS1开始与输入信号IN的上升沿同步地从低电平增大地电压。但是，如果输入信号IN的下降沿是在增大延迟时段中产生的，则调制信号MDS1不增大到截止脉冲电压，而是减小。

如果在减小延迟时段中输入信号IN不保持在低电平，则调制信号MDS1不减小到截止脉冲电压。例如，在本发明的一个示例性实施方式中，调制信号MDS1开始与输入信号IN的下降沿同步地从高电平减小电压VDD。但是，如果输入信号IN的上升沿是在减小延迟时段中产生的，则调制信号MDS1不减小到截止脉冲电压，而是增大。

如上所述，当输入信号IN是小于通常产生上升沿或下降沿的截止脉冲宽度的脉冲信号时，调制信号根据输入信号IN的上升沿或下降沿不会达到截止脉冲电压。由此，由控制器130输出的第二输入信号IN2保持当前状态，而不影响输入信号IN的上升沿或下降沿。因此，输入信号IN不通过脉冲宽度滤波器1。

控制器130包括4个开关S3-S6、两个电容器C1和C2、及一个反相器INV2。控制器130还包括连接到增大电路110和减小电路120的一个输入节点NIN，和连接到输出反相器INV3的一个输出节点NOUT。

开关S3包括与输入节点NIN连接的一端和与电容器C1的一端连接的另一端。开关S4包括输入电压VDD的一端和连接到电容器C1的一端的另一端。

开关S5包括连接到输入节点NIN的一端和连接到电容器C2的一端的另一端。开关S6并联连接到电容器C2。

电容器C1和电容器C2的另一端接地。

反相器INV2包括连接到输入节点NIN的输入端和连接到输出节点NOUT的输出端，并将输入节点NIN的电压反相以将其传送到输出节点NOUT。输入节点NIN的电压是调制信号MDS1。

接着，参照图2描述根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器1的工作。

图2是根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器的信号的波形图。

在时刻T1，输入信号IN增大，使得产生上升沿并在时段T1-T3期间保持在高电平。反相器INV1在时段T1-T3期间生成低电平的第一输入信号IN1。

如果第一输入信号IN1减小，从而在时刻T1变成低电平，晶体管P1导通，晶体管N1断开。这时，输出信号OUT是低电平使得开关S1、开关S3和开关S6处在截止状态，并且第二输入信号IN2是高电平使得开关S4和开关S5处在导通状态。

电压VDD连接到电容器C1的一端，使得电容器C1通过导通状态的开关S4用电压VDD充电。同样，电容器C2的一端开始通过由电阻器R1和导通晶体管P1供应的源电流ISI1并通过导通状态的开关S5由电压VDD充电。因此，输入节点NIN的电压开始增大。即，调制信号MDS1从时刻T1开始增大。在时段T1-T2期间，电容器C2通过来自电压VDD、流过电阻器R1和晶体管P1的源电流ISI1充电。

如果增大的调制信号MDS1在时刻T2达到截止脉冲电压COPV，则反相器INV2认为调制信号MDS1为高电平，并使其反相，从而产生低电平的第二输入信号IN2。同样，输出反相器INV3在时刻T2使低电平的第二输入信号IN2反相，生成高电平的输出信号OUT。因此，开关S4和开关S5被低电平的第二输入信号IN2断开，且开关S1、开关S3和开关S6被高电平的输出信号OUT接通。

电容器C1在时刻T2之前用电压VDD充电，且输入节点NIN在时刻T2通过导通的开关S1和开关S3连接到电压VDD和电容器C1的一端。因此，输入节点NIN即调制信号MDS1的电压在时刻T2变成电压VDD。

在本发明的第一示例性实施方式中，开关S1和开关S4全包括在内，但是可以只包括两个开关S1和S4中的开关S4。开关S1通过晶体管P1的漏-源阻抗连接到输入节点NIN使得在时刻T2可能很难直接使调制信号MDS1增大到电压VDD。电容器C1在时刻T2之前通过开关S4用电压VDD充电，使得输入节点NIN在开关S3接通的时刻T2可以直接具有电压VDD。如果在时刻T2开关S5断开，开关S6接通，电容器C2放电为地电压。

在时段T2-T3期间，电压VDD通过被第一输入信号IN1接通的晶体管P1和被输出信号OUT接通的开关S1连接到输入节点NIN，电容器C1通过导通的开关S3连接到输入节点NIN。因此，调制信号MDS1保持在电压VDD，反相器INV2将调制信号MDS1反相，以输出低电平的第二输入信号IN2。

如果在时刻T3第一输入信号IN1的上升沿增大到高电平，则晶体管P1断开，晶体管N1接通。第二输入信号IN2和输出信号OUT在时刻T3分别是低电平和高电平，使得三个开关S1，S3和S6都在导通状态，三个开关S2，S4和S5都在断开状态。

输入节点NIN通过导通的晶体管N1和电阻器R2接地，使得电容器C1通过开关S1、导通状态的晶体管N1和电阻器R2放电。这时，产生吸入电流ISI1。即调制信号MDS1从时刻T3开始减小。

如果减小的调制信号MDS1在时刻T4达到截止脉冲电压OCPV，反相器认为调制信号MDS1是低电平，并将调制信号MDS1反相，以输出高电平的第二输入信号IN2。输出反相器INV3使第二输入信号IN2反相以输出低电平的输出信号OUT。因此，开关S2、开关S4和开关S5通过高电平的第二输入信号IN2接通，且开关S1、开关S3和开关S6通过低电平的输出信号OUT断开。

电容器C2在时刻T4之前被放电到地电压，输入节点NIN在时刻T4通过导通的开关S2和开关S5连接到地的一端和电容器C2。因此，输入节点NIN即调制信号MDS1的电压在时刻T4变成地电压。

在本发明的第一示例性实施方式中，开关S2和开关S6全包括在内，但是，可以仅包括两个开关S2和S6中的开关S6。开关S2通过晶体管N1的漏-源阻抗连接到输入节点NIN，使得它可能在时刻T4难以将调制信号MDS1直接减小到地电压。电容器C2在时刻T4之前通过开关S6放电到地电压，使得输入节点NIN在开关S5接通的时刻T4可以直接具有地电压。如果在时刻T4开关S3断开，开关S4接通，则电容器C1充电到电压VDD。

输入节点NIN在时段T4-T5期间通过被第一输入信号IN1导通的晶体管N1和被第二输入信号IN2接通的开关S2接地，且电容器C2通过导通的开关S5连接到输入节点NIN。因此，调制信号MDS1被保持在地电压，反相器INV2将调制信号MDS1反相，以输出高电平的第二输入信号IN2。

再次重复时段T1-T5，因此略去时刻T5之后的工作描述。

如上所述，根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器1生成与输入信号IN的边沿时刻同步增大和减小的调制信号，并且，如果调制信号达到截止脉冲电压，则输入信号IN被确定为大于截止脉冲宽度的脉冲，并被传送。

即，如果输入信号IN的下降沿在时段T1-T2之间产生，则调制信号MDS1不会达到截止脉冲电压，使得输出信号OUT不会增大到高电平，而被保持在低电平。

同样，如果输入信号IN的上升沿在时段T3-T4之间产生，则调制信号MDS1不会达到截止脉冲电压，使得输出信号OUT不会减小到低电平，而被保持在高电平。

因此，在输入信号IN是在增大延迟时段或减小延迟时段内减小或增大的短脉冲的情况下，在本发明的第一示例性实施方式中可以阻止该信号。通过此方法，根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器可以防止输出信号失真。

接着，参照图3和图4描述本发明的第二示例性实施方式的脉冲宽度滤波器。

图3是根据本发明的第二示例性实施方式的脉冲宽度滤波器2的视图。图4是解释脉冲宽度滤波器2工作的波形图。

与根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器1相比，根据本发明的第二示例性实施方式的脉冲宽度滤波器2不包括输入反相器INV1。

脉冲宽度滤波器2包括滤波器单元200和输出反相器INV4。

滤波器单元200的功能与第一示例性实施方式的滤波器单元100的功能相同。但是，在滤波器单元200中生成的调制信号MDS2具有与第一示例性实施方式的调制信号MDS1相反的相位。详细讲，调制信号MDS2是与输入信号IN的上升沿同步地减小与输入信号IN的下降沿同步地增大的波形。

输出反相器INV4使调制信号MDS2反相，以生成输出信号OUT。这与第一示例性实施方式中的使第二输入信号IN2反相的输出反相器INV3不同。

滤波器单元200包括与输入信号IN的下降沿同步地增大和保持调制信号MDS2的增大电路210、与输入信号IN的上升沿同步地减小和保持调制信号MDS2的减小电路220、控制器230和电容器C3。

增大电路210根据输入信号IN和脉冲信号SP1通过使用源电流ISO2和电压VDD中的至少一个对电容器C3充电。作为根据输出信号OUT产生的信号的脉冲信号SP1在控制器230中生成。电容器C3不连接到电压VDD且由源电流ISO2充电的时段被称作增大延迟时段。

增大电路210包括电流源211，晶体管P2和开关S11。晶体管P2包括传送输入信号IN的栅电极、连接到电容器C3一端的漏电极和连接到电流源211的源电极。开关S11连接在电容器C3的一端和电压VDD之间，并根据脉冲信号SP1工作。电流源211通过使用电压VDD产生源电流ISO2。

减小电路220根据输入信号IN和脉冲信号SP2通过使用吸入电流ISI2和地中的至少一个使电容器C3放电。作为根据输出信号OUT产生的信号的脉冲信号SP2在控制器230中生成。电容器C3不连接到地且通过吸入电流ISI2放电的时段被称作减小延迟时段。

减小电路220包括电流源221、晶体管N2和开关S12。晶体管N2包括传送输入信号IN的栅电极、连接到电容器C3的一端的漏电极和连接到电流源221的源电极。开关S12连接在电容器C3的一端和地之间，并根据脉冲信号SP2工作。电流源221生成向地线流动的吸入电流ISI2。

控制器230根据输出信号生成脉冲信号SP1和脉冲信号SP2，以控制增大电路210和减小电路220的工作。控制器230生成与输出信号OUT的下降沿同步具有预定时段的高电平的脉冲信号SP1，和与输出信号OUT的上升沿同步具有预定时段高电平的脉冲信号SP2。

控制器230包括反相器INV5、脉冲发生单元231和脉冲发生单元232。反相器INV5使输出信号OUT反相，以将其传送到脉冲发生单元232。

脉冲发生单元231接收输出信号OUT，并与输出信号OUT的下降沿同步地将高电平的脉冲信号SP1传送至开关S11。开关S11通过高电平的脉冲信号SP1接通。脉冲信号SP1的高电平时段足以使电容器C3充电到电压VDD。

脉冲发生单元232接收反相的输出信号/OUT，并与反相的输出信号/OUT的下降沿同步地将高电平的脉冲信号SP2传送到开关S12。开关S12通过高电平的脉冲信号SP2接通。脉冲信号SP2的高电平时段足以使电容器C3放电到地电压。当脉冲发生单元232可以生成与上升沿同步的预定时段高电平的脉冲信号SP2时，控制器230不包括反相器INV5。

在脉冲信号SP1的高电平时段与输入信号IN的脉冲宽度类似或更大的情况下，可能产生增大电路210和减小电路220一起连接到电容器C3的错误。脉冲信号SP1的高电平时段必须被确定为比输入信号IN的脉冲宽度更短的时段。脉冲信号SP2的高电平时段也是如此。

由电容器C3中所充电荷决定的电压，即电容器C3的一端的电压变成调制信号MDS2。

接着，参照图4描述根据本发明的第二示例性实施方式的脉冲宽度滤波器2的工作。

输入信号IN的上升沿在时刻T11产生，并在时段T11-T13期间被保持在高电平。如果输入信号IN增大，并在时刻T11为高电平，则晶体管P2断开，晶体管N2导通。此时，输出信号OUT是低电平，开关S11和开关S12处于断开状态。

从时刻T11起，电容器C3的一端开始通过导通的晶体管N2利用吸入电流ISI2放电。因此，调制信号MDS2从时刻T11开始减小。电容器C3在时段T11-T12期间通过吸入电流ISI2放电。

在时刻T12，如果减小的调制信号MDS2达到截止脉冲电压COPV，输出反相器INV4认为调制信号MDS2为低电平，并将其反相，以生成高电平的输出信号OUT。

脉冲生成单元232在时段T12-T123期间生成与通过反相器INV5的反相输出信号/OUT的下降沿同步具有高电平的脉冲信号SP2。如果开关S12在时刻T12接通，电容器C3的一端接地，使得调制信号MDS2变成地电压。开关S12在时段T12-T123期间保持在导通状态。

输入信号IN的下降沿在时刻T13生成，并在时段T13-T15期间保持低电平。如果输入信号IN减小，在时刻T13变成低电平，则晶体管P2导通，晶体管N2断开。此时，输出信号OUT是高电平，开关S11和开关S12处于断开状态。

从时刻T13起，电容器C3的一端开始通过导通的晶体管P2由源电流ISO2充电。因此，调制信号MDS2从时刻T13开始增大。电容器C3在时段T13-T14期间由源电流ISO2充电。

在时刻T14，如果增大的调制信号MDS2达到截止脉冲电压COPV，输出反相器INV4认为调制信号MDS2为高电平，并使其反相，以生成低电平的输出信号OUT。

脉冲生成单元231在时段T14-T145中生成与输出信号OUT的下降沿同步具有高电平的脉冲信号SP1。如果开关S11在时刻T14接通，电容器C3的一端连接到电压VDD，使得调制信号MDS2变成电压VDD。

在时刻T15之后的工作会重复时段T11-T15的工作，因此省略详细描述。

如上所述，根据本发明的第二示例性实施方式的脉冲宽度滤波器生成与输入信号IN的边沿时刻同步增大或减小的调制信号，且如果调制信号达到截止脉冲电压，输入信号IN被确定为是大于截止脉冲宽度的脉冲，从而传送它。

即，如果在时段T11-T12之间生成输入信号IN减小到低电平的下降沿，则调制信号MDS2不会达到截止脉冲电压，且输出信号OUT不会增大到高电平，而保持在低电平。

同样，如果在时段T13-T14之间生成输入信号IN增大到高电平的上升沿，则调制信号MDS2不会达到截止脉冲电压，使输出信号OUT不会减小到低电平，而保持在高电平。

因此，在输入信号IN是在增大延迟时段或减小延迟时段内减小或增大的短脉冲的情况下，在本发明的第二示例性实施方式中可以阻止该信号。通过此方法，根据本发明的第二示例性实施方式的脉冲宽度滤波器可以防止输出信号失真。

接着，参照图5和图6描述根据本发明的第三示例性实施方式的脉冲宽度滤波器3。

图5是根据本发明的第三示例性实施方式脉冲宽度滤波器3的视图。图6是解释脉冲宽度滤波器3的工作的波形图。

与根据本发明的第一示例性实施方式的脉冲宽度滤波器1相比，根据本发明的第三示例性实施方式的脉冲宽度滤波器3不包括输入反相器INV1。

脉冲宽度滤波器3包括滤波器单元300和输出反相器INV6。

滤波器单元300的功能与第一示例性实施方式的滤波器单元100相同。但是，在滤波器单元300中生成的调制信号MDS3具有与第一示例性实施方式的调制信号MDS1相反的相位。详细讲，调制信号MDS3是一个与输入信号IN的上升沿同步地减小且与输入信号IN的下降沿同步地增大的波形。

输出反相器INV6使调制信号MDS3反相，以生成输出信号OUT。

滤波器单元300包括增大并保持调制信号MDS3的增大电路310、减小并保持调制信号MDS3的减小电路320、控制器330、电容器C4和电流源ISO5。

增大电路310根据输入信号IN和脉冲信号SP3通过使用源电流ISO3和吸入电流ISI4中的至少一个对电容器C4充电。作为根据输出信号OUT生成的信号的脉冲信号SP3在控制器330中生成。电容器C4仅被源电流ISO3充电的时段被称作增大延迟时段。

增大电路310包括电流源311、晶体管P3、晶体管N4和电流镜像单元312。晶体管P3包括传送输入信号IN的栅电极、连接到电容器C4的一端的漏电极和连接到电流源311的源电极。晶体管N4包括传送脉冲信号SP3的栅电极、连接到生成吸入电流ISI4的电流源340的源电极和连接到电流镜像单元312的漏电极。电流镜像单元312在晶体管N4的导通时段通过吸入电流ISI4的镜像而生成源电流ISO4，并将其传送到电容器C4。

减小电路320根据输入信号IN和脉冲信号SP4通过使用吸入电流ISI3和吸入电流ISI4中的至少一个使电容器C4放电。作为根据输出信号OUT生成的信号的脉冲信号SP4在控制器330中生成。电容器C4仅通过吸入电流ISI3放电的时段被称作减小延迟时段。

减小电路320包括电流源321、晶体管N3、晶体管N5和两个电流镜像单元322和323。晶体管N3包括传送输入信号IN的栅电极、连接到电容器C4一端的漏电极和连接到电流源321的源电极。晶体管N5包括传送脉冲信号SP4的栅电极、连接到产生吸入电流ISI4的电流源340的源电极和连接到电流镜像单元322的漏电极。电流镜像单元322在晶体管N5的导通时段通过吸入电流ISI4的镜像而生成源电流ISO5，并将其传送到电流镜像单元323。电流镜像单元323通过源电流ISO5的镜像而生成自电容器C4流出的吸入电流ISI5。即，电流镜像单元323将输入到电容器C4的源电流ISO5转化成吸入电流ISI5。

控制器330根据输出信号OUT生成脉冲信号SP3和脉冲信号SP4以控制增大电路310和减小电路320的工作。控制器330在预定时段期间生成与输出信号OUT的下降沿同步具有高电平的脉冲信号SP3，和在预定时段期间与输出信号OUT的上升沿同步具有高电平的脉冲信号SP4。

控制器330包括反相器INV7、脉冲生成单元331和脉冲生成单元332。反相器INV7将输出信号OUT反相，以将其传送到脉冲发生单元332。

脉冲发生单元331接收输出信号OUT，并与输出信号OUT的下降沿同步地将高电平的脉冲信号SP3传送到晶体管N4。晶体管N4被高电平的脉冲信号SP3接通。脉冲信号SP3的高电平时段足以将电容器C4充电到大于截止脉冲电压的电压(例如，电压VDD)。

脉冲发生单元332接收反相的输出信号/OUT，并与反相的输出信号/OUT的下降沿同步地将高电平的脉冲信号SP4传送到晶体管N5。晶体管N5被高电平的脉冲信号SP4接通。脉冲信号SP4的高电平时段足以使电容器C4放电到小于截止脉冲电压的电压(例如，地电压)。

在脉冲发生单元332在预定时段期间可产生与上升沿同步的高电平的脉冲信号SP4的情况下，控制器330不包括反相器INV7。

根据在电容器C4中充电的电荷决定的电压(即电容器C4一端的电压)变成调制信号MDS3。

接着，将参照图6描述根据本发明的第三示例性实施方式的脉冲宽度滤波器3的工作。

输入信号IN的上升沿在时刻T21产生，并在时段T21-T23中保持在高电平。如果输入信号IN增大并在时刻T21为高电平，则晶体管P3断开，晶体管N3接通。此时，输出信号OUT是低电平，晶体管N4和晶体管N5处于断开状态。

从时刻T21起，电容器C4的一端开始通过导通的晶体管N3由吸入电流ISI3放电。因此，调制信号MDS3从时刻T21起开始减小。电容器C4在时段T21-T22期间通过吸入电流ISI3放电。

在时刻T22，如果减小的调制信号MDS3达到截止脉冲电压COPV，输出反相器INV6认为调制信号MDS3为低电平，并将其反相，以生成高电平的输出信号OUT。

脉冲发生单元332在时段T22-T223期间生成与通过反相器INV7的反相输出信号/OUT的下降沿同步具有高电平的脉冲信号SP4。如果晶体管N5在时刻T22接通，电容器C4通过电流镜像单元323的吸入电流ISI5快速放电，使调制信号MDS2变成地电压。晶体管N5在时段T22-T223期间保持在导通状态。

输入信号IN的下降沿在时刻T23产生，并在时段T23-T25期间保持在低电平。如果输入信号IN减小，并在时刻T23变成低电平，则晶体管P3导通，晶体管N3断开。此时，输出信号OUT是高电平，且晶体管N4和晶体管N5处于断开状态。

从时刻T23起，电容器C4的一端开始通过由导通的晶体管P3供应的源电流ISO3充电。因此，调制信号MDS3从时刻T23起开始增大。电容器C4在时段T23-T24期间通过源电流ISO3充电。

在时刻T24，如果增大的调制信号MDS3达到截止脉冲电压COPV，输出反相器INV6认为调制信号MDS3为高电平，并将其反相，以生成低电平的输出信号OUT。

脉冲发生单元331在时段T24-T245中生成与输出信号OUT的下降沿同步具有高电平的脉冲信号SP3。如果晶体管N4在时刻T24导通，电容器C4由源电流ISO4快速充电，使调制信号MDS3变成电压VDD。

时刻T25之后的工作重复时段T21-T25的工作，因此省略详细描述。

如上所述，根据本发明的第三示例性实施方式的脉冲宽度滤波器生成与输入信号IN的边沿时刻同步增大和减小的调制信号，且如果调制信号达到截止脉冲电压，则输入信号IN被确定为超过截止脉冲宽度的脉冲，从而传送它。

即，如果在时段T21-T22之间生成输入信号IN减小到低电平的下降沿，则调制信号MDS3不会达到截止脉冲电压，使得输出信号OUT不会增大到高电平，而被保持在低电平。

同样，如果在时段T23-T24之间生成输入信号IN增大到高电平的上升沿，则调制信号MDS3不会达到截止脉冲电压，使输出信号OUT不会减小到低电平，而被保持在高电平。

因此，在输入信号IN是在增大延迟时段或减小延迟时段内减小或增大的短脉冲的情况下，在本发明的第三示例性实施方式中可以阻止该信号。通过此方法，根据本发明的第三示例性实施方式的脉冲宽度滤波器可以防止输出信号失真。

尽管已经参照目前被认为是可行的示例性实施方式的内容描述了本发明，但应理解本发明并不局限于所公开的实施方式，而是相反，它旨在涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims (22)

1.一种脉冲宽度滤波器，包括：

滤波器单元，其生成与输入信号的上升沿和下降沿中的一个同步地增大并与上升沿和下降沿中的一个同步地减小的调制信号，并根据所述调制信号使所述输入信号传送通过所述滤波器单元；以及

输出反相器，其使通过所述滤波器单元的输入信号反相，以生成输出信号，

其中调制信号的增大和减小是根据通过所述输出反相器和所述滤波器单元的所述输入信号控制的，并且所述调制信号指示输入信号的脉冲宽度是否大于预定截止脉冲宽度。

2.根据权利要求1所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述滤波器单元包括：

增大电路，其将源电流或第一电压供应至第一输入信号和输出信号，所述第一输入信号是所述输入信号反相所得的信号；

减小电路，其根据第一输入信号和第二输入信号供应吸入电流或第二电压，该第二输入信号是通过所述滤波器单元的输入信号；和

控制器，其根据第二输入信号和输出信号接收源电流、吸入电流、第一电压和第二电压以生成调制信号。

3.根据权利要求2所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述控制器通过使用源电流而与输入信号的上升沿同步地增大调制信号，并通过使用吸入电流而与输入信号的下降沿同步地减小调制信号。

4.根据权利要求3所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述控制器在增大延迟时段期间通过使用源电流而与输入信号的上升沿同步地增大调制信号，然后将调制信号保持为第一电压，并在减小延迟时段期间通过使用吸入电流而与输入信号的下降沿同步地减小调制信号，然后在输入信号超过截止脉冲宽度时，将调制信号保持为第二电压。

5.根据权利要求3所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述增大电路包括：

第一晶体管，其包括传送第一输入信号的栅电极、连接到所述控制器的漏电极、和源电极；以及

第一电阻器，其包括连接到第一电压的一端和连接到所述第一晶体管的源电极的另一端，

其中所述第一晶体管通过第一输入信号的第一电平接通。

6.根据权利要求3所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述减小电路包括：

第二晶体管，其包括传送第一输入信号的栅电极、连接到所述控制器的漏电极，和源电极；以及

第二电阻器，其包括连接到第二电压的一端和连接到所述第二晶体管的源电极的另一端，

其中所述第二电阻器通过第一输入信号的第二电平接通。

7.根据权利要求6所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述控制器包括：

第一电容器；

第二电容器；

第一开关，其包括连接到与所述增大电路和所述减小电路相连的输入节点的一端以及连接到所述第一电容器的一端的另一端，并根据输出信号进行切换；

第二开关，其包括以第一电压为输入的一端和连接到所述第一电容器的一端的另一端，并根据第二输入信号进行切换；

第三开关，其包括连接到所述输入节点的一端和连接到所述第二电容器的一端的另一端，并根据第二输入信号进行切换；

第四开关，其与所述第二电容器并联连接，并根据输出信号进行切换；以及

反相器，其包括连接到所述输入节点的输入端和连接到与所述输出反相器相连的输出节点的输出端，

其中所述输入节点的电压是调制信号，并且调制信号通过所述反相器反相，从而成为第二输入信号。

8.根据权利要求7所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述减小电路包括连接到第二电压的一端和连接到所述第二晶体管的源电极的另一端，且还包括根据第二输入信号工作的开关。

9.根据权利要求7所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述增大电路包括:

第一晶体管，其包括传送第一输入信号的栅电极、连接到所述控制器的漏电极、和源电极；以及

开关，其包括连接到第一电压的一端和连接到所述第一晶体管的源电极的另一端，并根据输出信号进行切换。

10.根据权利要求7所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述反相器在增大的调制信号达到与截止脉冲宽度对应的截止脉冲电压时，使调制信号反相，生成低电平的第二输入信号；并且

所述反相器在减小的调制信号达到截止脉冲电压时，使调制信号反相，生成高电平的第二输入信号。

11.根据权利要求1所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述滤波器单元包括：

增大电路，其与输入信号的下降沿同步地增大调制信号；

减小电路，其与输入信号的上升沿同步地减小调制信号；

控制器，其生成控制所述增大电路和所述减小电路工作的第一脉冲信号和第二脉冲信号输出信号；以及

电容器，其连接到所述增大电路和所述减小电路。

12.根据权利要求11所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述控制器生成与输出信号的下降沿同步具有预定时段的高电平的第一脉冲信号，并生成与输出信号的上升沿同步具有预定时段的高电平的第二脉冲信号。

13.根据权利要求12所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述增大电路根据输入信号和第一脉冲信号通过使用源电流和第一电压中的至少一个对所述电容器充电。

14.根据权利要求13所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述增大电路包括：

电流源，其供应源电流；

晶体管，其包括传送输入信号的栅电极、连接到所述电容器的一端的漏电极和连接到所述电流源的源电极；和

开关，其连接在所述电容器的一端和第一电压之间，并根据第一脉冲信号进行切换工作。

15.根据权利要求12所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述减小电路根据输入信号和第二脉冲信号通过使用吸入电流和第二电压中的至少一个使所述电容器放电。

16.根据权利要求15所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述减小电路包括：

电流源，其生成吸入电流；

晶体管，其包括传送输入信号的栅电极、连接到所述电容器的一端的漏电极以及连接到所述电流源的源电极；和

开关，其连接在所述电容器的一端和第二电压之间，并根据第二脉冲信号工作。

17.根据权利要求12所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述增大电路根据输入信号和第一脉冲信号通过使用第一源电流和第一吸入电流中的至少一个对所述电容器充电。

18.根据权利要求17所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述增大电路包括：

电流源，其生成第一源电流；

电流镜像单元，其产生第一吸入电流的镜像以生成第二源电流；

第一晶体管，其包括传送输入信号的栅电极、连接到所述电容器的一端的漏电极以及连接到所述电流源的源电极；以及

第二晶体管，其包括传送第一脉冲信号的栅电极、连接到生成第一吸入电流的吸入电流源的源电极以及连接到电流镜像单元的漏电极。

19.根据权利要求18所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述电流镜像单元在所述第二晶体管的导通时段期间产生第一吸入电流的镜像以生成第二源电流，并将第二源电流传送到所述电容器。

20.根据权利要求12所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述减小电路根据输入信号和第二脉冲信号通过使用第一吸入电流和第二吸入电流中的至少一个使所述电容器放电。

21.根据权利要求20所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述减小电路包括：

电流源，其生成第一吸入电流；

第一电流镜像单元，其产生第二吸入电流的镜像以生成第一源电流；

第二电流镜像单元，其产生第一源电流的镜像以生成第三吸入电流；

第一晶体管，其包括传送输入信号的栅电极、连接到所述电容器的一端的漏电极和连接到所述电流源的源电极；和

第二晶体管，其包括传送第二脉冲信号的栅电极、连接到生成第二吸入电流的吸入电流源的源电极和连接到所述第一电流镜像单元的漏电极。

22.根据权利要求21所述的脉冲宽度滤波器，其中

所述第一电流镜像单元在所述第二晶体管的导通时段期间产生第二吸入电流的镜像以生成第一源电流，并将其传送到所述第二电流镜像单元；并且

所述第二电流镜像单元产生第一源电流的镜像以生成自所述电容器流出的第三吸入电流。