CN102299699B - 信号滤波器、滤波方法以及信号监控系统 - Google Patents

信号滤波器、滤波方法以及信号监控系统 Download PDF

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Abstract

一种信号滤波器、滤波方法以及信号监控系统，所述信号滤波器包括：节点，用于选择地接收第一输入信号和第一参考信号；第一端，用于提供由所述第一输入信号和所述第一参考信号确定的第一输出信号；第二端，用于接收表示所述第一输出信号的反馈信号；以及能量存储电路，与所述节点、所述第一端和所述第二端相耦接，用于根据所述第一输入信号和所述第一参考信号在所述第一端产生所述第一输出信号，且用于交替地经由所述节点接收所述第一输入信号和经由所述第二端接收所述反馈信号，其中，所述信号滤波器的主极点频率由所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率控制。本发明既可加快监控系统的响应速度又可提高监控系统的监控准确度。

Description

信号滤波器、滤波方法以及信号监控系统
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种信号滤波器、滤波方法以及信号监控系统。
背景技术
图1描述了一种现有技术的信号监控系统100。信号监控系统100包括差分电阻电容低通滤波器（resistor-capacitorlow-pass filter，简称为RC低通滤波器）102和差分模拟数字转换器（analog-to-digital converter，简称为AD转换器）104。AD转换器104包括与RC低通滤波器102连接的输入端INP和输入端INN。RC低通滤波器102接收输入信号VIN，阻隔或减小混合在输入信号VIN的高频噪声，并且将输入信号VIN的低频部分V’IN传递给AD转换器104。RC低通滤波器102能产生输出信号VOUT1和输出信号VOUT2，且控制输出信号VOUT1和输出信号VOUT2之差等于低频部分V’IN与RC低通滤波器102的增益g102的乘积，例如：VOUT2-VOUT1=V’IN×g102。AD转换器104接收差分信号VD，例如：VD=VOUT2-VOUT1，且产生表示差分信号VD的数字信号106。
然而，在信号监控系统100中，需要对系统的响应速度和监测准确度进行折衷选择。更具体地说，根据低通滤波器的特性，RC低通滤波器102的主极点频率fp（或称为第一极点频率）由下式给出：
fp=1/(2π×R×C)
其中，R表示RC低通滤波器102的等效电阻值，C表示RC低通滤波器102的等效电容值。由于RC低通滤波器102的等效电阻值和等效电容值恒定，RC低通滤波器102的主极点频率fp恒定，因此由主极点频率fp决定的RC低通滤波器102的带宽恒定。
为了提高RC低通滤波器102根据输入信号VIN的变化来改变输出信号VOUT1和输出信号VOUT2的速度，RC低通滤波器102的带宽需要增加。然而，RC低通滤波器102的带宽越大，越多混合在输入信号VIN中的噪声会被传递给AD转换器104。换句话说，增加RC低通滤波器102带宽会减小信号监控系统100的监测准确度。相反地，RC低通滤波器102的带宽越窄，RC低通滤波器102的响应速度就越慢。于是，需要对响应速度和监测准确度进行折衷选择。因此，现有技术的信号监控系统100很难同时实现增加响应速度和提高监测准确度。
此外，如果输入信号VIN在0V到5V之间变化，并且RC低通滤波器102的增益g102等于1，那么从RC低通滤波器102到AD转换器104的差分信号VD也在0V到5V之间变化。由于AD转换器104为双极输入，AD转换器104的差分输入范围至少为-5V到5V。如果AD转换器104为12位AD转换器，AD转换器104的最低有效位（least significant bit，简称为LSB）的电压值由下式给出：
LSB=5V/211=2.44mV
LSB电压值越大，AD转换器104的测量精度就越低。然而，在信号监控系统100中，浪费了AD转换器104差分输入范围的一半，例如：-5V到0V的范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种信号滤波器、滤波方法以及信号监控系统，既加快监控系统的响应速度又提高其监测准确度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种信号滤波器，包括：节点，用于选择地接收第一输入信号和第一参考信号；第一端，用于提供由所述第一输入信号和所述第一参考信号确定的第一输出信号；第二端，用于接收表示所述第一输出信号的反馈信号；以及能量存储电路，与所述节点、所述第一端和所述第二端相耦接，用于根据所述第一输入信号和所述第一参考信号在所述第一端产生所述第一输出信号，且用于交替地经由所述节点接收所述第一输入信号和经由所述第二端接收所述反馈信号，其中，所述信号滤波器的主极点频率由所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率控制。
本发明所述的信号滤波器，所述能量存储电路包括开关电容电路。
本发明所述的信号滤波器，所述能量存储电路包括电容器，所述电容器的一端经由第一开关耦接至所述第一输入信号以接收所述第一输入信号，且经由第二开关耦接至所述第一参考信号以接收所述第一参考信号，所述电容器的另一端经由第三开关耦接至第二参考信号以接收所述第二参考信号，且经由第四开关耦接至所述第一输出信号以提供所述第一输出信号。
本发明所述的信号滤波器，在第一时间间隔，所述第一开关和所述第三开关导通，所述第二开关和所述第四开关截止；在第二时间间隔，所述第一开关和所述第三开关截止，所述第二开关和所述第四开关导通。
本发明所述的信号滤波器，所述能量存储电路用于经由第五开关接收所述反馈信号，其中所述第一开关和所述第五开关交替地导通。
本发明所述的信号滤波器，所述信号滤波器的差分输出信号由下式给出：V’INP-V’INN=(VINP-VINN)-(VREFH-VREFL)，其中，V’INP表示所述信号滤波器的第二输出信号，V’INN表示所述第一输出信号，VINP表示所述第一输入信号，VINN表示所述信号滤波器的第二输入信号，VREFH表示所述第一参考信号，VREFL表示第二参考信号。
本发明所述的信号滤波器，差值V’INP-V’INN的最大绝对值小于差值VINP-VINN的最大绝对值。
本发明所述的信号滤波器，差值VREFH-VREFL等于差值VINP-VINN的最大值的一半。
本发明所述的信号滤波器，如果所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率增加，所述主极点频率增加；如果所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率减小，所述主极点频率减小。
本发明所述的信号滤波器，所述第一输入信号是从多个信号中选择的，其中，当所述第一输入信号从所述多个信号中的第一信号切换成所述多个信号中的第二信号时，所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率具有第一值；当超过一个时间间隔时，所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率具有小于所述第一值的第二值。
本发明还提供了一种滤波方法，应用于信号滤波器中对第一输入信号滤波，包括：能量存储电路选择地接收所述第一输入信号和第一参考信号；根据所述第一输入信号和所述第一参考信号产生第一输出信号；所述能量存储电路交替地接收所述第一输入信号和表示所述第一输出信号的反馈信号；以及通过控制所述能量存储电路交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率控制所述信号滤波器的主极点频率。
本发明所述的滤波方法，所述能量存储电路包括开关电容电路。
本发明所述的滤波方法，所述滤波方法还包括：在第一时间间隔，电容器一端接收所述第一输入信号；在所述第一时间间隔，所述电容器另一端接收第二参考信号；在第二时间间隔，所述电容器一端接收所述第一参考信号；以及在所述第二时间间隔，所述电容器另一端提供所述第一输出信号。
本发明所述的滤波方法，所述滤波方法还包括：提供第二输出信号，其中，所述第一输出信号和所述第二输出信号之差表示所述第一输入信号和第二输入信号之差减去预设值，所述预设值在所述第一输入信号和所述第二输入信号之差所在的范围内。
本发明所述的滤波方法，所述滤波方法还包括：增加所述交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率以增加所述主极点频率；以及减小所述交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率以减小所述主极点频率。
本发明所述的滤波方法，所述滤波方法还包括：从多个信号中选择所述第一输入信号；当所述第一输入信号从所述多个信号中的第一信号切换成所述多个信号中的第二信号时，控制所述交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率具有第一值；以及当超过一个时间间隔时，控制所述交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率具有小于所述第一值的第二值。
本发明还提供了一种信号监控系统，包括：信号滤波器，用于根据第一输入信号和第一参考信号产生第一输出信号，且用于接收表示所述第一输出信号的反馈信号；所述信号滤波器包括多个开关，用于为所述信号滤波器中的能量存储电路选择地传递所述第一输入信号和所述第一参考信号，和用于为所述能量存储电路选择地传递所述第一输入信号和所述反馈信号；以及信号发生器，与所述信号滤波器相耦接，用于产生控制信号以控制所述多个开关，和用于控制所述控制信号的频率以控制所述信号滤波器的主极点频率。
本发明所述的信号监控系统，所述信号监控系统还包括模拟数字转换器，与所述信号滤波器相耦接，用于产生表示所述第一输出信号和所述信号滤波器的第二输出信号之差的数字信号。
本发明所述的信号监控系统，所述能量存储电路包括开关电容电路。
本发明所述的信号监控系统，所述控制信号控制所述多个开关，使得在第一时间间隔，电容器经由其一端接收所述第一输入信号，且经由其另一端接收第二参考信号；在第二时间间隔，所述电容器经由其一端接收所述第一参考信号，且经由其另一端提供所述第一输出信号。
本发明所述的信号监控系统，所述第一输出信号和所述信号滤波器的第二输出信号之差表示所述第一输入信号和所述信号滤波器的第二输入信号之差减去预设值，所述预设值在所述第一输入信号和所述第二输入信号之差所在的范围内。
本发明所述的信号监控系统，所述信号监控系统还包括多路复用器，用于从多个信号中选择所述第一输入信号。
本发明所述的信号监控系统，当所述第一输入信号从所述多个信号中的第一信号切换成所述多个信号中的第二信号时，所述信号发生器控制所述控制信号具有第一频率；当超过一个时间间隔时，所述信号发生器控制所述控制信号具有小于所述第一频率的第二频率。
与现有技术相比，本发明提供的信号滤波器、滤波方法以及信号监控系统通过交替地接收输入信号和表示输出信号的反馈信号而且控制其交替的频率从而控制信号滤波器的主极点频率，既加快监控系统的响应速度又提高了监控系统的监控准确度。
附图说明
图1为现有技术的一种信号监控系统；
图2为本发明一个实施例的电池监控系统的示例性框图；
图3A、图3B和图3C为本发明多个实施例的控制信号的频率示意图；
图4为本发明一个实施例的信号滤波器的示例性电路图；
图5为本发明一个实施例的时钟信号的示例性波形图；
图6A和6B为如图4所示实施例的开关电容滤波器在两种情况下的示例性等效电路图；
图7为本发明一个实施例的信号监控系统的示例性操作方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。
以下将对本发明的实施例给出详细的说明。虽然本发明将结合实施例进行阐述，但应理解这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明意在涵盖由权利要求书所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项、可修改项和等同项。
此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供一个针对本发明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
在一个实施例中，本发明提供了一种包括差分滤波器和差分转换电路（例如：AD转换器）的信号监控系统。所述信号监控系统控制滤波器的主极点频率，以控制该滤波器的带宽。通过控制该滤波器的带宽，提高所述信号监控系统的响应速度和监测准确度。另外，该滤波器控制所述AD转换器的差分输入信号，充分利用该AD转换器的差分输入范围。而且，减小所述AD转换器的差分输入范围，从而提高AD转换器的测量精度。
图2为本发明一个实施例的电池监控系统200的示例性框图。电池监控系统200包括电池单元240_1、电池单元240_2、...电池单元240_N，例如：锂离子（Lithium-Ion）电池或铅酸（lead-acid）电池等。电池监控系统200还包括信号监控系统250，用于监控电池单元240_1-240_N的电压。信号监控系统250进一步包括多路复用器210、信号滤波器202（例如：开关电容滤波器）、AD转换器220（例如：差分AD转换器）及时钟信号发生器230。在本实施例中，信号滤波器202为差分开关电容低通滤波器。
如图2所示，多路复用器210接收信号VIN(1)、信号VIN(2)、...信号VIN(N)和参考信号VREF0，且为信号滤波器202提供第一输入信号VINP和第二输入信号VINN。在一个实施例中，参考信号VREF0用作信号VIN(1)、信号VIN(2)、...信号VIN(N)的公共地。参考信号VREF0可以为接地电压或者由电压参考源（未显示在图2中）提供。在图2的实施例中，信号VIN(1)、信号VIN(2)、...信号VIN(N)分别为电池单元240_1-240_N正极上的端电压，参考信号VREF0为接地电压。
在一个实施例中，第二输入信号VINN可以接地。因此，信号滤波器202接收单端信号（例如：第一输入信号VINP），且为AD转换器220产生差分输出信号。第一输入信号VINP从电池单元240_1-240_N的电池电压V1、电池电压V2、...电池电压VN中选择。举例说明，多路复用器210接收信号VIN(1)、信号VIN(2)、...信号VIN(N)和参考信号VREF0，且产生分别等于VIN(1)-VREF0、VIN(2)-VIN(1)、...VIN(N)-VIN(N-1)的电池电压V1、电池电压V2、...电池电压VN。多路复用器210再从电池电压V1、电池电压V2、...电池电压VN中选择第一输入信号VINP，且将第一输入信号VINP传递给信号滤波器202。
在另一实施例中，第一输入信号VINP和第二输入信号VINN从信号VIN(1)、信号VIN(2)、...信号VIN(N)和参考信号VREF0中选择。举例说明，多路复用器210包括多个开关通道，用于将从信号VIN(1)、信号VIN(2)、...信号VIN(N)和参考信号VREF0中选择的两个信号传递给信号滤波器202。所述多个开关通道具有各种不同结构。在一个实施例中，多路复用器210将两条开关通道导通，将信号VIN(1)和参考信号VREF0传递给信号滤波器202，使得信号滤波器202接收差分输入信号VIN(1)-VREF0，例如：电池电压V1。同理，多路复用器210顺序地将这些开关通道导通，使得信号滤波器202顺序地接收电池电压V1、电池电压V2、...电池电压VN。
信号滤波器202包括接收第一输入信号VINP的输入端INP1，接收第二输入信号VINN的输入端INN1，提供输出信号VOUTN的输出端OUTN1和提供输出信号VOUTP的输出端OUTP1。信号滤波器202接收等于第一输入信号VINP和第二输入信号VINN之差的差分输入信号，产生等于输出信号VOUTN和输出信号VOUTP之差的差分输出信号。差分输出信号VOUTP-VOUTN的值表示差分输入信号VINP-VINN的值，例如：差值VOUTP-VOUTN正比于差值VINP-VINN。AD转换器220接收差分输出信号VOUTP-VOUTN且产生数字信号226，数字信号226表示差分输出信号VOUTP-VOUTN，也表示差分输入信号VINP-VINN。
在一个实施例中，时钟信号发生器230可以为包括了一个或多个振荡器的时钟信号发生器，用于产生控制信号（例如：时钟信号CLK1和时钟信号CLK2）以控制信号滤波器202。时钟信号CLK1和时钟信号CLK2根据差分输入信号VINP-VINN的状态控制信号滤波器202的主极点频率（或称为第一极点频率）。在图2的实施例中，时钟信号发生器230设于信号滤波器202的外部。然而，时钟信号发生器230可以设于信号滤波器202的内部。
有利的是，通过控制信号滤波器202的差分输出范围，使得信号监控系统250充分利用AD转换器220的差分输入范围，并减小AD转换器220的差分输入范围，从而提高AD转换器220的测量精度。另外，加快了信号监控系统250的响应速度，例如：输出信号VOUTN和输出信号VOUTP响应于第一输入信号VINP和第二输入信号VINN的变化而变化的速度。同时，提高了信号监控系统250的监测准确度，例如：表示第一输入信号VINP和第二输入信号VINN之差的数字信号226的准确度。
更具体地说，信号滤波器202接收第一输入信号VINP和第二输入信号VINN，而且根据第一输入信号VINP和第二输入信号VINN以及第一参考信号VREFH和第二参考信号VREFL产生第一输出信号V’INN和第二输出信号V’INP（未显示在图2中）。第一参考信号VREFH和第二参考信号VREFL由信号滤波器202的内部或外部参考信号源（未显示在图2中）提供。信号滤波器202控制第一输出信号V’INN的电平和第二输出信号V’INP的电平，使得第一输出信号V’INN和第二输出信号V’INP之差等于第一输入信号VINP和第二输入信号VINN之差减去第一参考信号VREFH和第二参考信号VREFL之差。换句话说，第一输出信号V’INN和第二输出信号V’INP之差由如下等式(1)给出：
V’INP-V’INN=(VINP-VINN)-(VREFH-VREFL)   (1)
信号滤波器202接收差分输入信号VINP-VINN，将差分输入信号VINP-VINN转换成差分信号V’INP-V’INN，再产生等于差分信号V’INP-V’INN与信号滤波器202的增益g202乘积的差分输出信号VOUTP-VOUTN。根据等式(1)，差分输出信号VOUTP-VOUTN由如下等式(2)给出：
VOUTP-VOUTN=[(VINP-VINN)-(VREFH-VREFL)]×g202   (2)
由此得出，信号滤波器202的差分输出范围由第一参考信号VREFH和第二参考信号VREFL控制。VCOM为信号滤波器202的输出共模电压，例如：VCOM=(VOUTP+VOUTN)/2。所以，输出信号VOUTN和输出信号VOUTP的电平分别由如下等式(3a)和(3b)给出：
VOUTP=VCOM+[(VINP-VINN)-(VREFH-VREFL)]×g202/2   (3a)
VOUTN=VCOM-[(VINP-VINN)-(VREFH-VREFL)]×g202/2   (3b)
由此，输出信号VOUTN和输出信号VOUTP的范围由输出共模电压VCOM、第一参考信号VREFH和第二参考信号VREFL控制。
设置第一参考信号VREFH和第二参考信号VREFL，使得差值VREFH-VREFL在差分输入信号VINP-VINN所在的范围内。以此方式，差值V’INP-V’INN的最大绝对值（即|V’INP-V’INN|的最大值）小于差值VINP-VINN的最大绝对值（即|VINP-VINN|的最大值）。于是，减小了AD转换器220的差分输入范围。举例说明，差分输入信号VINP-VINN在0V到最大电平VMAX之间变化。设置第一参考信号VREFH和第二参考信号VREFL，使得差值VREFH-VREFL等于最大电平VMAX的一半，即VREFH-VREFL=VMAX/2。因此，根据等式(1)和等式(2)，得以如下等式(4):
VOUTP-VOUTN=[(VINP-VINN)-VMAX/2]×g202   (4)
由于差分输入信号VINP-VINN在0V到最大电平VMAX之间变化，所以差分输出信号VOUTP-VOUTN在电平-(VMAX/2)×g202到电平(VMAX/2)×g202之间变化。若信号滤波器202的增益g202等于1，最大电平VMAX等于5V，那么差分输出信号VOUTP-VOUTN在-2.5V到2.5V之间变化。由此，AD转换器220的差分输入范围至少可以设置为-2.5V到2.5V。这样，充分利用了AD转换器220的差分输入范围。如果AD转换器220为12位AD转换器，AD转换器220的最低有效位（least significant bit，简称为LSB）的电压值由下式给出：
LSB=2.5/211=1.22mV
与图1中现有技术的信号监控系统100的AD转换器104相比，图2中AD转换器220具有较小的差分输入范围和较小的LSB电压值。结果，AD转换器220更准确地测量差分输出信号VOUTP-VOUTN。
在本实施例中，AD转换器220产生表示差分输出信号VOUTP-VOUTN的数字信号DIGIN，还产生等于数字信号DIGIN加上参考数字信号DIGREF的数字信号226。参考数字信号DIGREF表示差值VREFH-VREFL。因此，数字信号226表示差分输入信号VINP-VINN。
在一个实施例中，信号滤波器202包括开关电容电路。从时钟信号CLK1和时钟信号CLK2选择控制信号SCF_CLK，用于控制（例如：交替地导通和截止）所述开关电容电路中的开关，从而提供等效电阻值RSC。所述开关电容电路可以有各种不同结构，且所述开关电容电路的等效电阻值RSC由如下等式(5)给出：
RSC=1/(CSC×fCLK)   (5)
其中，CSC表示所述开关电容电路的电容参数，fCLK表示控制所述开关电容电路中开关的控制信号SCF_CLK的频率。
此外，在本实施例中，信号滤波器202为低通滤波器。根据低通滤波器的特性，信号滤波器202的主极点频率fp0由如下等式(6)给出：
fp0=1/(2π×REQV×CEQV)   (6)
其中，REQV表示信号滤波器202的等效电阻值，CEQV表示信号滤波器202的等效电容值。信号滤波器202的等效电阻值REQV由所述开关电容电路提供，于是等于所述开关电容电路的等效电阻值RSC。基于等式(5)和等式(6)，得以如下等式(7)：
fp0=fCLK×CSC/(2π×CEQV)   (7)
因此，如果频率fCLK增加，信号滤波器202的主极点频率fp0也增加；如果频率fCLK减小，主极点频率fp0也减小。信号发生器230可以增加控制信号SCF_CLK的频率fCLK以增加信号滤波器202的主极点频率fp0，因而增加信号滤波器202的带宽。信号发生器230还可以减小控制信号SCF_CLK的频率fCLK以减小信号滤波器202的主极点频率fp0，因而减小信号滤波器202的带宽。
图3A为如图2所示实施例的控制信号滤波器202中开关的控制信号SCF_CLK的频率示意图。以下将结合图2对图3A进行描述。
如图3A所示，控制信号SCF_CLK的频率fCLK具有第一值fCLK1和小于第一值fCLK1的第二值fCLK2。举例说明，信号发生器230根据差分输入信号VINP-VINN的状态从时钟信号CLK1和时钟信号CLK2中选择控制信号SCF_CLK，以控制信号滤波器202的主极点频率fp0。时钟信号CLK1具有第一值fCLK1，时钟信号CLK2具有第二值fCLK2。多路复用器210从电池电压V1、电池电压V2、...电池电压VN中顺序地选择并传递电池电压，使得信号监控系统250监控电池电压V1、电池电压V2、...电池电压VN中的每个电池电压。在一个实施例中，当差分输入信号VINP-VINN从第一信号（例如：电池电压V1）切换成第二信号（例如：电池电压V2）时，例如：在t0时刻，信号发生器230选择具有频率fCLK1的时钟信号CLK1来控制信号滤波器202。信号发生器230还包括用于计时的计时器。当超过一个预设时间间隔TPRE1时，例如：在t1时刻，信号发生器230选择具有频率fCLK2的时钟信号CLK2来控制信号滤波器202。当超过另一个预设时间间隔TPRE2时，例如：在t2时刻，差分输入信号VINP-VINN可以从第二信号（例如：电池电压V2）切换成第三信号（例如：电池电压V3）。在t2时刻，信号发生器230再次选择时钟信号CLK1控制信号滤波器202。结果，当差分输入信号VINP-VINN从一个信号切换成另一个信号时，信号滤波器202增加其带宽以加快响应速度。当超过预设时间间隔TPRE1时，信号滤波器202减小其带宽以提高AD转换器220的准确度。
在一个实施例中，当第二输入信号VINN为接地信号时，第一输入信号VINP从电池单元240_1-240_N的电池电压V1、电池电压V2、...电池电压VN这多个信号中选择。当第一输入信号VINP从该多个信号中的第一信号切换成该多个信号中的第二信号时，第一输入信号VINP和反馈信号VOUTP交替的频率fCLK具有第一值fCLK1；当超过一个时间间隔时，第一输入信号VINP和反馈信号VOUTP交替的频率fCLK具有小于第一值fCLK1的第二值fCLK2。
在一个实施例中，信号发生器230从时钟信号CLK1和时钟信号CLK2中选择控制信号SCF_CLK以控制信号滤波器202。然而，本发明不限于此。图3B和图3C为本发明其他实施例的控制信号SCF_CLK的频率示意图。以下将结合图2对图3B和图3C进行描述。
在图3B的实施例中，信号发生器230从三个或更多的具有不同频率（例如：频率fCLK1、频率f1、频率f2和频率fCLK2）的时钟信号中选择控制信号SCF_CLK以控制信号滤波器202。在图3C的实施例中，当差分输入信号VINP-VINN从一个信号切换成另一个信号时（例如：在t0、t2、t4时刻），信号发生器230选择的控制信号SCF_CLK具有较高的频率fCLK1，然后如图3C所示的方式将控制信号SCF_CLK的频率连续减小至较低频率fCLK2。
图4为如图2所示实施例中信号滤波器202的示例性电路图。信号滤波器202包括滤波电路和连接至所述滤波电路的差分放大器402。所述滤波电路包括开关416_1-416_2、开关418_1-418_2、开关412_1-412_6和开关414_1-414_6。所述滤波电路还包括电容器432、电容器442、电容器434、电容器444、电容器436、电容器446、电容器438、电容器448、电容器404和电容器406，以及信号线422、信号线424、信号线428和信号线426。
如图4所示，开关416_1-416_2、开关418_1-418_2、开关412_1-412_6和开关414_1-414_6中的每个开关包括标志为“CTL”的控制端（以下简称为CTL端）、标志为“S1”的一端（以下简称为S1端）及标志为“S2”的一端（以下简称为S2端）。CTL端上的控制信号控制开关的状态。举例说明，如果该控制信号为逻辑高电平，该开关导通，并且信号在S1端和S2端之间传输。如果该控制信号为逻辑低电平，该开关截止。
电容器432的一端（节点452）经由开关416_1耦接至第一输入信号VINP以接收第一输入信号VINP，且经由开关418_1耦接至第一参考信号VREFH以接收第一参考信号VREFH。电容器432的另一端（节点454）经由开关412_1耦接至第一参考信号VREFH或者另一个参考信号V’REF（未显示在图4中）以接收该参考信号，且经由电容器436和开关414_4耦接至第一输出信号V’INN以提供第一输出信号V’INN。电容器442的一端（节点456）经由开关416_2耦接至第二输入信号VINN以接收第二输入信号VINN，且经由开关418_2耦接至第二参考信号VREFL以接收第二参考信号VREFL。电容器442的另一端（节点458）经由开关412_2耦接至开关412_1所接收的同一个参考信号，例如：第一参考信号VREFH或者参考信号V’REF（未显示在图4中），以接收该参考信号，且经由电容器446和开关414_5耦接至第二输出信号V’INP以接收第二输出信号V’INP。此外，电容器434、电容器436、电容器446和电容器444中每个电容器的两端经由对应的开关412_1-412_6耦接至开关412_1和开关412_2所接收的同一个参考信号，例如：第一参考信号VREFH或者参考信号V’REF（未显示在图4中），以接收该参考信号。电容器434和电容器444还分别经由开关414_3和开关414_6耦接至输出信号VOUTN和输出信号VOUTP以接收作为反馈信号的这两个输出信号。开关414_1和开关414_2耦接至电容器438和电容器448以控制这两个电容器。
所述滤波电路经过输入电容器432和输入电容器442接收第一输入信号VINP和第二输入信号VINN以及第一参考信号VREFH和第二参考信号VREFL，且经过反馈电容器434和反馈电容器444接收作为反馈信号的输出信号VOUTN和输出信号VOUTP。所述滤波电路还根据等式(1)产生第一输出信号V’INN和第二输出信号V’INP。差分放大器402接收第一输出信号V’INN和第二输出信号V’INP，且根据等式(3a)和等式(3b)产生输出信号VOUTN和输出信号VOUTP。
在一个实施例中，信号滤波器202接收控制信号SCF_CLK以控制开关416_1-416_2、开关418_1-418_2、开关412_1-412_6和开关414_1-414_6，使得信号滤波器202经由节点452交替地接收第一输入信号VINP和第一参考信号VREFH，且产生由第一输入信号VINP和第一参考信号VREFH确定的第一输出信号V’INN。信号滤波器202还经由节点456交替地接收第二输入信号VINN和第二参考信号VREFL，且产生由第二输入信号VINN和第二参考信号VREFL确定的第二输出信号V’INP。于是，第二输出信号V’INP和第一输出信号V’INN之差可由等式(1)给出。其次，信号滤波器202交替地接收差分输入信号VINP-VINN和差分输出信号VOUTP-VOUTN，通过差分输入信号VINP-VINN和差分输出信号VOUTP-VOUTN交替的频率控制信号滤波器202的等效电阻值，例如：根据等式(5)来控制控制信号SCF_CLK的频率fCLK。于是，通过控制控制信号SCF_CLK的频率fCLK来控制信号滤波器202的主极点频率fp0。
更具体地说，开关416_1和开关416_2与信号线426相耦接，并且由信号线426上的时钟信号PH1B控制。开关418_1和开关418_2与信号线428相耦接，并且由信号线428上的时钟信号PH2B控制。开关412_1-412_6与信号线422相耦接，并且由信号线422上的时钟信号PH1A控制。开关414_1-414_6与信号线424相耦接，并且由信号线424上的时钟信号PH2A控制。
非重叠时钟信号发生器450接收控制信号SCF_CLK（例如：时钟信号），且产生具有控制信号SCF_CLK的频率fCLK或者说具有正比于频率fCLK的频率的时钟信号PH1A、时钟信号PH2A、时钟信号PH1B和时钟信号PH2B。非重叠时钟信号发生器450还控制时钟信号PH1A、时钟信号PH2A、时钟信号PH1B和时钟信号PH2B之间的相位差。图5为本发明一个实施例的时钟信号PH1A、时钟信号PH2A、时钟信号PH1B和时钟信号PH2B的示例性波形图。
如图5所示，时钟信号PH1A和时钟信号PH2A为一对非重叠时钟信号，而时钟信号PH1B和时钟信号PH2B为一对非重叠时钟信号。更具体地说，若时钟信号PH1A为逻辑高电平，则时钟信号PH2A为逻辑低电平；若时钟信号PH2A为逻辑高电平，则时钟信号PH1A为逻辑低电平。同理，若时钟信号PH1B为逻辑高电平，则时钟信号PH2B为逻辑低电平；若时钟信号PH2B为逻辑高电平，则时钟信号PH1B为逻辑低电平。另外，时钟信号PH1B是时钟信号PH1A的延时信号，时钟信号PH2B是时钟信号PH2A的延时信号。举例说明，时钟信号PH1A的上升沿发生在tP0时刻，而时钟信号PH1B对应的上升沿则发生在相对于tP0时刻延迟了Δt的tP1时刻。而且，时钟信号PH1A和时钟信号PH1B具有相同的占空比。同理，时钟信号PH2A的上升沿发生在tP4时刻，而时钟信号PH2B对应的上升沿则发生在相对于tP4时刻延迟了Δt的tP5时刻。而且，时钟信号PH2A和时钟信号PH2B具有相同的占空比。与时钟信号PH1A、时钟信号PH2A、时钟信号PH1B和时钟信号PH2B的周期时间相比，延时Δt相对比较短。
在tP1时刻和tP2时刻之间，时钟信号PH1A和时钟信号PH1B为逻辑高电平，而时钟信号PH2A和时钟信号PH2B为逻辑低电平。相应地，开关416_1-416_2和开关412_1-412_6相应地导通，而开关418_1-418_2和开关414_1-414_6相应地截止。图6A为信号滤波器202在tP1时刻和tP2时刻之间的示例性等效电路图600。在tP5时刻和tP6时刻之间，时钟信号PH1A和时钟信号PH1B为逻辑低电平，而时钟信号PH2A和时钟信号PH2B为逻辑高电平。那么，开关416_1-416_2和开关412_1-412_6相应地截止，而开关418_1-418_2和开关414_1-414_6相应地导通。图6B为信号滤波器202在tP5时刻和tP6时刻之间的示例性等效电路图600’。
图6A和图6B将结合图4进行描述。
如图6A所示，在tP1时刻和tP2时刻之间，电容器432经由节点452接收第一输入信号VINP，且经由节点454接收第一参考信号VREFH。横跨电容器432的电压VC1等于第一参考信号VREFH和第一输入信号VINP之差，即VC1=VREFH-VINP。电容器442经由节点456接收第二输入信号VINN，且经由节点458接收第一参考信号VREFH。横跨电容器442的电压VC3等于第一参考信号VREFH和第二输入信号VINN之差，即VC3=VREFH-VINN。另外，电容器434、电容器436、电容器446和电容器444中每个电容器的两端接收第一参考信号VREFH。横跨电容器434、电容器436、电容器446和电容器444的电压均为零。
如图6B所示，在tP5时刻和tP6时刻之间，电容器432经由节点452接收第一参考信号VREFH，且经由节点454和电容器436提供传输给差分放大器402的第一输出信号V’INN。电容器442经由节点456接收第二参考信号VREFL，且经由节点458和电容器446提供传输给差分放大器402的第二输出信号V’INP。更具体地说，由于电容器432的电压VC1和电容器436的电压VC2不会突然变化，所以节点454上的电压等于第一参考信号VREFH加上电平值VREFH-VINP，且第一输出信号V’INN等于电平值VREFH+VREFH-VINP。换句话说，第一输出信号V’INN由如下等式(8)给出：
V’INN=2×VREFH-VINP   (8)
同理，节点458上的电压等于第二参考信号VREFL加上电平值VREFH-VINN，且第二输出信号V’INP等于电平值VREFL+VREFH-VINP。换句话说，第二输出信号V’INP由如下等式(9)给出：
V’INP=VREFL+VREFH-VINN   (9)
结果，根据等式(1)获得第一输出信号V’INN和第二输出信号V’INP之差。
换句话说，能量存储电路602在节点452选择地接收第一输入信号VINP和第一参考信号VREFH。能量存储电路602在节点456选择地接收第二输入信号VINN和第二参考信号VREFL。开关414_4的S2端提供由第一输入信号VINP和第一参考信号VREFH确定的第一输出信号V’INN。开关414_5的S2端提供由第二输入信号VINN和第二参考信号VREFL确定的第二输出信号V’INP。开关414_3的S2端接收作为反馈信号的表示第一输出信号V’INN的输出信号VOUTN。开关414_6的S2端接收作为反馈信号的表示第二输出信号V’INP的输出信号VOUTP。能量存储电路602在开关414_4的S2端上产生第一输出信号V’INN，且在开关414_5的S2端上产生第二输出信号V’INP。根据等式(1)获得第一输出信号V’INN和第二输出信号V’INP之差。
尽管图4、图6A和图6B的实施例中，在第一时间间隔（例如：tP1时刻和tP2时刻之间），节点454、节点458及电容器436和电容器446的两端均接收第一参考信号VREFH，然而本发明不限于此。在另一个实施例中，在第一时间间隔（例如：tP1时刻和tP2时刻之间），节点452接收第一输入信号VINP，节点456接收第二输入信号VINN。另外，节点454、节点458及电容器436和电容器446的两端均接收参考信号V’REF而不是第一参考信号VREFH。在第二时间间隔（例如：tP5时刻和tP6时刻之间），节点452接收第一参考信号VREFH，节点456接收第二参考信号VREFL。另外，节点454经由电容器436提供第一输出信号V’INN，节点458经由电容器446提供第二输出信号V’INP。在这样的实施例中，得到如下等式(10)和(11)：
V’INN=VREFH+V’REF-VINP   (10)
V’INP=VREFL+V’REF-VINN   (11)
也可根据等式(1)获得第一输出信号V’INN和第二输出信号V’INP之差。
此外，能量存储电路602交替地经由节点452接收第一输入信号VINP和经由开关414_3的S2端接收作为反馈信号的输出信号VOUTP，且交替地经由节点456接收第二输入信号VINN和经由开关414_6的S2端接收作为反馈信号的输出信号VOUTN。由此可得，信号滤波器202的主极点频率fp0由第一输入信号VINP和输出信号VOUTP交替的频率或者说第二输入信号VINN和输出信号VOUTN交替的频率控制。举例说明，如图6A所示，在tP1时刻和tP2时刻之间，包括了电容器432、电容器442、电容器434、电容器444、电容器436和电容器446的能量存储电路602中存储的电荷由差分输入信号VINP-VINN控制。例如，能量存储电路602中存储的电荷QSC等于CSC×(VINP-VINN)，其中CSC表示能量存储电路602中的一个电容参数。如图6B所示，在tP5时刻和tP6时刻之间，能量存储电路602中存储的电荷由差分输出信号VOUTP-VOUTN控制。例如，能量存储电路602中存储的电荷Q’SC等于CSC×(VOUTP-VOUTN)。控制信号SCF_CLK控制开关416_1-416_2、开关418_1-418_2、开关412_1-412_6和开关414_1-414_6，使得差分输入信号VINP-VINN和差分输出信号VOUTP-VOUTN以频率fCLK交替地控制能量存储电路602中存储的电荷。在一个周期时间TCLK内，即1/fCLK，能量存储电路602存储的电荷的变化量ΔQ等于Q’SC-QSC=CSC×[(VOUTP-VOUTN)-(VINP-VINN)]。所以，流过能量存储电路602的平均电流ISC等于ΔQ/TCLK=CSC×fCLK×[(VOUTP-VOUTN)-(VINP-VINN)]。其次，能量存储电路602的等效电阻值RSC等于[(VOUTP-VOUTN)-(VINP-VINN)]/ISC。由此可得，等效电阻值RSC等于1/(CSC×fCLK)。因此，由频率fCLK控制信号滤波器202的主极点频率fp0。
在一个实施例中，电容器438、电容器448、电容器404和电容器406的电容值均等于C0，电容器432、电容器442、电容器434和电容器444的电容值均等于0.5×C1，电容器436和电容器446的电容值等于C1。在这样的实施例中，信号滤波器202的主极点频率fp0由如下等式(12)给出：
f p 0 = = f , CLK × C 1 / ( 4 π 2 C 0 ) - - - ( 12 )
其中，f’CLK表示开关416_1-416_2、开关418_1-418_2、开关412_1-412_6和开关414_1-414_6的切换频率。相应地，通过控制控制信号SCF_CLK的频率fCLK控制信号滤波器202的主极点频率fp0。
在图4的实施例中，信号滤波器202包括开关418_2和开关416_2。然而，在另一个实施例中，可以省略开关418_2和开关416_2。在这样的实施例中，第二参考信号VREFL和第二输入信号VINN接地。信号滤波器202接收单端输入信号VINP且产生表示单端输入信号VINP的差分输出信号VOUTP-VOUTN。
图7为本发明一个实施例的信号监控系统执行的示例性方法流程图700。以下将结合图2、图3A、图3B、图3C、图4、图5、图6A和图6B对图7进行描述。
在步骤702中，能量存储电路602在节点452选择地接收第一输入信号VINP和第一参考信号VREFH。在另一实施例中，能量存储电路602还在节点456选择地接收第二输入信号VINN和第二参考信号VREFL。
在步骤704中，在开关414_4的S2端根据第一输入信号VINP和第一参考信号VREFH产生第一输出信号V’INN。在另一实施例中，且在开关414_5的S2端根据第二输入信号VINN和第二参考信号VREFL产生第二输出信号V’INP。
在步骤706中，能量存储电路602在开关414_3的S2端接收表示第一输出信号V’INN并作为反馈信号的输出信号VOUTN。在另一个实施例中，能量存储电路602还在开关414_6的S2端接收表示第二输出信号V’INP并作为反馈信号的输出信号VOUTP。能量存储电路602交替地接收第一输入信号VINP和作为反馈信号的输出信号VOUTN。在另一个实施例中，能量存储电路602还交替地接收第二输入信号VINN和作为反馈信号的输出信号VOUTP。换句话说，能量存储电路602交替地接收差分输入信号VINP-VINN和作为反馈信号的差分输出信号VOUTP-VOUTN。
在步骤708中，通过控制能量存储电路602交替接收差分输入信号VINP-VINN和作为反馈信号的差分输出信号VOUTP-VOUTN的频率fCLK控制信号滤波器202的主极点频率fp0。
因此，本发明提供了一种信号监控系统用于监控输入信号。在一个实施例中，该信号监控系统包括用于过滤输入信号且为AD转换器提供差分输出信号的信号滤波器。时钟信号控制所述信号滤波器中的开关，将该差分输出信号控制在所述AD转换器的预期范围内，且适当地控制所述信号滤波器的主极点频率。所述信号监控系统可广泛地应用于多信号监控系统、电池监控系统等领域。
虽然之前的说明和附图描述了本发明的实施例，应当理解在不脱离权利要求书所界定的本发明原理的精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露之实施例仅用于说明而非限制，本发明的范围由权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (22)

1.一种信号滤波器，其特征在于，所述信号滤波器包括：
节点，用于选择地接收第一输入信号和第一参考信号中的一个信号；
第一端，用于提供由所述第一输入信号和所述第一参考信号确定的第一输出信号；
第二端，用于接收表示所述第一输出信号的反馈信号；以及
能量存储电路，与所述节点、所述第一端和所述第二端相耦接，用于根据所述第一输入信号和所述第一参考信号在所述第一端产生所述第一输出信号，且用于交替地经由所述节点接收所述第一输入信号和经由所述第二端接收所述反馈信号，其中，所述信号滤波器的主极点频率由所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率控制，
其中，所述第一输入信号是从多个信号中选择的，当所述第一输入信号从所述多个信号中的第一信号切换成所述多个信号中的第二信号时，所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率具有第一值；当超过一个时间间隔时，所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率具有小于所述第一值的第二值。
2.根据权利要求1所述的信号滤波器，其特征在于，所述能量存储电路包括开关电容电路。
3.根据权利要求1所述的信号滤波器，其特征在于，所述能量存储电路包括电容器，所述电容器的一端经由第一开关耦接至所述第一输入信号以接收所述第一输入信号，且经由第二开关耦接至所述第一参考信号以接收所述第一参考信号，所述电容器的另一端经由第三开关耦接至所述第一参考信号以接收所述第一参考信号，且经由第四开关耦接至所述第一输出信号以提供所述第一输出信号。
4.根据权利要求1所述的信号滤波器，其特征在于，所述能量存储电路包括电容器，所述电容器的一端经由第一开关耦接至所述第一输入信号以接收所述第一输入信号，且经由第二开关耦接至所述第一参考信号以接收所述第一参考信号，所述电容器的另一端经由第三开关耦接至第二参考信号以接收所述第二参考信号，且经由第四开关耦接至所述第一输出信号以提供所述第一输出信号。
5.根据权利要求3或4所述的信号滤波器，其特征在于，在第一时间间隔，所述第一开关和所述第三开关导通，所述第二开关和所述第四开关截止；在第二时间间隔，所述第一开关和所述第三开关截止，所述第二开关和所述第四开关导通。
6.根据权利要求3或4所述的信号滤波器，其特征在于，所述能量存储电路用于经由第五开关接收所述反馈信号，其中所述第一开关和所述第五开关交替地导通。
7.根据权利要求1所述的信号滤波器，其特征在于，所述信号滤波器的差分输出信号由下式给出：
V’INP-V’INN=(VINP-VINN)-(VREFH-VREFL)
其中，V’INP表示所述信号滤波器的第二输出信号，V’INN表示所述第一输出信号，VINP表示所述第一输入信号，VINN表示所述信号滤波器的第二输入信号，VREFH表示所述第一参考信号，VREFL表示第二参考信号。
8.根据权利要求7所述的信号滤波器，其特征在于，差值V’INP-V’INN的最大绝对值小于差值VINP-VINN的最大绝对值。
9.根据权利要求7所述的信号滤波器，其特征在于，差值VREFH-VREFL等于差值VINP-VINN的最大值的一半。
10.根据权利要求1所述的信号滤波器，其特征在于，如果所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率增加，所述主极点频率增加；如果所述第一输入信号和所述反馈信号交替的频率减小，所述主极点频率减小。
11.一种滤波方法，应用于信号滤波器中对第一输入信号滤波，其特征在于，所述滤波方法包括：
能量存储电路选择地接收所述第一输入信号和第一参考信号中的一个信号；
根据所述第一输入信号和所述第一参考信号产生第一输出信号；
所述能量存储电路交替地接收所述第一输入信号和表示所述第一输出信号的反馈信号；以及
通过控制所述能量存储电路交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率控制所述信号滤波器的主极点频率，
其中，从多个信号中选择所述第一输入信号；当所述第一输入信号从所述多个信号中的第一信号切换成所述多个信号中的第二信号时，控制所述交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率具有第一值；以及当超过一个时间间隔时，控制所述交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率具有小于所述第一值的第二值。
12.根据权利要求11所述的滤波方法，其特征在于，所述能量存储电路包括开关电容电路。
13.根据权利要求11所述的滤波方法，其特征在于，所述能量存储电路包括电容器，所述滤波方法还包括：
在第一时间间隔，所述电容器一端接收所述第一输入信号；
在所述第一时间间隔，所述电容器另一端接收所述第一参考信号；
在第二时间间隔，所述电容器一端接收所述第一参考信号；以及
在所述第二时间间隔，所述电容器另一端提供所述第一输出信号。
14.根据权利要求11所述的滤波方法，其特征在于，所述能量存储电路包括电容器，所述滤波方法还包括：
在第一时间间隔，所述电容器一端接收所述第一输入信号；
在所述第一时间间隔，所述电容器另一端接收第二参考信号；
在第二时间间隔，所述电容器一端接收所述第一参考信号；以及
在所述第二时间间隔，所述电容器另一端提供所述第一输出信号。
15.根据权利要求11所述的滤波方法，其特征在于，所述滤波方法还包括：
所述能量存储电路接收第二输入信号并提供第二输出信号，其中，所述第一输出信号和所述第二输出信号之差表示所述第一输入信号和所述第二输入信号之差减去预设值，所述预设值在所述第一输入信号和所述第二输入信号之差所在的范围内。
16.根据权利要求11所述的滤波方法，其特征在于，所述滤波方法还包括：
增加所述交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率以增加所述主极点频率；以及
减小所述交替接收所述第一输入信号和所述反馈信号的频率以减小所述主极点频率。
17.一种信号监控系统，其特征在于，所述信号监控系统包括：
信号滤波器，用于根据第一输入信号和第一参考信号产生第一输出信号，且用于接收表示所述第一输出信号的反馈信号；所述信号滤波器包括多个开关，用于为所述信号滤波器中的能量存储电路选择地传递所述第一输入信号和所述第一参考信号中的一个信号，和用于为所述能量存储电路选择地传递所述第一输入信号和所述反馈信号中的一个信号；
信号发生器，与所述信号滤波器相耦接，用于产生控制信号以控制所述多个开关，且用于控制所述控制信号的频率以控制所述信号滤波器的主极点频率；以及
多路复用器，用于从多个信号中选择所述第一输入信号，
其中，当所述第一输入信号从所述多个信号中的第一信号切换成所述多个信号中的第二信号时，所述信号发生器控制所述控制信号具有第一频率；当超过一个时间间隔时，所述信号发生器控制所述控制信号具有小于所述第一频率的第二频率。
18.根据权利要求17所述的信号监控系统，其特征在于，所述信号监控系统还包括模拟数字转换器，与所述信号滤波器相耦接，用于产生表示所述第一输出信号和所述信号滤波器的第二输出信号之差的数字信号。
19.根据权利要求17所述的信号监控系统，其特征在于，所述能量存储电路包括开关电容电路。
20.根据权利要求17所述的信号监控系统，其特征在于，所述能量存储电路包括电容器，所述控制信号控制所述多个开关，使得在第一时间间隔，所述电容器经由其一端接收所述第一输入信号，且经由其另一端接收所述第一参考信号；在第二时间间隔，所述电容器经由其一端接收所述第一参考信号，且经由其另一端提供所述第一输出信号。
21.根据权利要求17所述的信号监控系统，其特征在于，所述能量存储电路包括电容器，所述控制信号控制所述多个开关，使得在第一时间间隔，所述电容器经由其一端接收所述第一输入信号，且经由其另一端接收第二参考信号；在第二时间间隔，所述电容器经由其一端接收所述第一参考信号，且经由其另一端提供所述第一输出信号。
22.根据权利要求17所述的信号监控系统，其特征在于，所述第一输出信号和所述信号滤波器的第二输出信号之差表示所述第一输入信号和所述信号滤波器的第二输入信号之差减去预设值，所述预设值在所述第一输入信号和所述第二输入信号之差所在的范围内。
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