CN104320109A - 脉冲抗干扰方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信号抗干扰技术。本发明公开了一种脉冲抗干扰方法及装置。本发明的脉冲抗干扰方法以设定周期对脉冲信号电平进行n次采样检测，如果n次采样值为连续的正常脉冲信号电平，则判断检测到正常脉冲，如果n次采样值中出现其它电平，则判断为干扰脉冲；其中，n为正整数，且足够大，以保证检测的可靠性。本发明同时公开了脉冲抗干扰装置。本发明通过对脉冲电平进行采样消除干扰，可使设备抗干扰能力大大提高，能够抵抗高达12kV的静电脉冲干扰。本发明的抗干扰方法操作灵活，可根据设备运行的实际环境调整采样参数(采样频率)。采用本发明消除干扰，可以减少硬件的使用，节约电路板空间，从而降低产品成本。

Description

脉冲抗干扰方法及装置

技术领域

本发明涉及信号抗干扰技术，特别涉及抵抗电子产品中静电脉冲干扰的方法。

背景技术

脉冲信号是一种离散信号，波形多种多样，与普通模拟信号(如正弦波)相比，波形之间在时间轴上不连续(波形与波形之间有明显的间隔)，但通常具有一定的周期性。最常见的脉冲信号是矩形波(也就是方波)，如时钟脉冲、复位脉冲等。脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波。表示信息的脉冲可以代表一种指令，用于命令设备执行某种动作，如复位脉冲就是命令设备或芯片执行复位动作。在电路中，复位脉冲是一种重要的脉冲信号，特别是在运行程序出现异常时，可以帮助系统恢复到故障前的状态，从而排除故障。复位脉冲一般为低电平有效的方波信号，复位脉冲持续时间通常在200ms左右。

静电放电是现实生活中的一种普遍现象，更是一种自然现象，具有隐蔽性、潜在性、随机性、复杂性等特点。大量的研究发现，电路中静电放电产生的干扰脉冲，是一种持续时间较短的尖峰脉冲，通常持续时间约3～7μs。当静电脉冲叠加到正常脉冲信号上，就会对正常脉冲信号产生干扰，如果设备不能识别这种干扰就会产生误动作，给设备运造成故障或损失。

以复位脉冲为例，为了避免设备的复位脉冲受到静电干扰影响其正常工作，需要在硬件设计上对复位信号进行处理，以增强抗静电干扰的能力，进而提高设备的可靠性。针对这类问题，硬件设计上通常是对复位信号进行滤波处理，现有技术一般采用电阻、电容等构成RC滤波电路，滤除电路中静电产生的干扰脉冲。这种方式会导致复位脉冲的沿变缓。当复位脉冲的沿过缓时，在对复位脉冲进行采样时，可能采样到不确定的区域，导致芯片做出误判断。例如一般系统中芯片的输入低电平范围为：-0.3～0.8V，输入高电平为：2.0～3.6V，这样的系统中，0.8～2.0V的这个区间就属于不确定的区间。当采样到不确定区域的电平信号时，芯片无法判断到底是高电平，还是低电平。此时，就可能导致错误的操作。所以，设计时复位信号上加载的电容不能过大，但加载的电容小了，对静电的滤除效果又不好。

发明内容

本发明的目的就是提供一种脉冲抗干扰方法，提高系统抗干扰能力，特别是抗静电干扰的能力。

本发明采用的技术方案是，脉冲抗干扰方法，其特征在于，以设定周期对脉冲信号电平进行n次采样检测，如果n次采样值为连续的正常脉冲信号电平，则判断检测到正常脉冲，如果n次采样值中出现其它电平，则判断为干扰脉冲；

其中，n为正整数，且足够大，以保证检测的可靠性。

优选的，所述干扰脉冲持续时间小于等于设定周期乘以n。

优选的，所述正常脉冲持续时间大于设定周期乘以n。

进一步的，通过对可编程逻辑器件编程，实现以设定周期对复位信号电平进行n次采样检测。

具体的，所述正常脉冲为复位脉冲，所述正常脉冲电平为低电平，所述其它电平为高电平；或者

所述正常脉冲电平为高电平，所述其它电平为低电平。

本发明的另一个目的是提供一种脉冲抗干扰装置，包括采样模块和判断模块，

所述采样模块，用于以设定周期对脉冲信号电平进行n次采样检测；

所述判断模块，用于判断n次采样值是否为连续的正常脉冲信号电平，是则判断检测到正常脉冲；如果n次采样值中出现其它电平，则判断为干扰脉冲；

其中，n为正整数，且足够大，以保证检测的可靠性。

更进一步的，所述干扰脉冲持续时间小于等于设定周期乘以n。

更进一步的，所述正常脉冲持续时间大于设定周期乘以n。

具体的，所述采样模块进一步用于，通过对可编程逻辑器件编程，实现以设定周期对复位信号电平进行n次采样检测。

具体的，所述正常脉冲为复位脉冲，所述正常脉冲电平为低电平，所述其它电平为高电平；或者

所述正常脉冲电平为高电平，所述其它电平为低电平。

本发明的有益效果是，通过对脉冲电平进行采样消除干扰，可使设备抗干扰能力大大提高，能够抵抗高达12kV的静电脉冲干扰。本发明的抗干扰方法操作灵活，可根据设备运行的实际环境调整采样参数(采样频率)。采用本发明消除干扰，可以减少硬件的使用，节约电路板空间，从而降低产品成本。

附图说明

图1是本发明实施例脉冲抗干扰方法流程示意图；

图2是本发明实施例脉冲抗干扰装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明的脉冲抗干扰方法，以设定周期t对脉冲信号电平进行n次采样，如果n次采样值为连续的正常脉冲信号电平(可以为高电平或低电平，视不同脉冲而异)，则判断检测到正常脉冲，执行相应操作。如果n次采样值中出现其他电平，则判断为干扰脉冲，设备不予响应。

当正常脉冲持续时间T远远大于干扰脉冲持续时间D时，如T＞3D，并且正常脉冲和干扰脉冲具有不同电平值，本发明就能够可靠的进行判断，从而避免由于脉冲信号受到干扰而产生误动作。

本发明中，采样次数n为正整数，且足够大，以保证检测的可靠性。周期t和采样次数n可以根据正常脉冲持续时间T以及干扰脉冲持续时间D的范围进行设定，以保证在周期t内能够连续n次检测到正常脉冲电平，并且能够可靠检测到干扰脉冲电平。通常，周期t可以采用系统时钟脉冲频率f进行确定，即t＝1/f。但应当保证在周期t内能够连续n次检测到正常脉冲信号电平，并保证在干扰脉冲持续期间内进行可靠的采样检测。一般t×n≥D，且t×n＜T就可以达到要求。

实施例

由于复位脉冲和干扰脉冲具有不同的电平，通常复位脉冲为持续时间T＝200ms的低电平(-0.3～0.8V)方波信号，静电脉冲为持续时间D为3～7μs的尖峰信号，电平通常远高于系统高电平(2.0～3.6V)。下面以复位脉冲抗静电干扰为例，对本发明技术方案进行详细描述。需要说明的是，该具体实施例并不影响本发明的一般性。

本例参数选择为：n＝250，t＝40ns，即以25MHz系统时钟频率为采样频率，进行250次连续采样。这里t×n＝10μs，大于静电干扰脉冲持续时间3～7μs，也小于复位脉冲持续时间T＝200ms。本例具体流程如图1所示：

步骤S1：以40ns为周期，对复位端信号电平进行250次采样检测；

步骤S2：判断是否检测到250次连续的低电平，是则执行步骤S4，否则进入步骤S3；

步骤S3：不执行复位操作；

步骤S4：执行复位操作。

本例通过对复杂可编程逻辑器件(如CPLD或者FPGA)编程，在复杂可编程逻辑器件中采用时钟采样的方式对复位信号进行采样，采样周期取时钟脉冲周期40ns，采样250次，即可达到10μs的采样时间内可靠的检测到3～7μs的静电干扰脉冲。

在整个采样过程中，相当于对复位信号进行了一个10μs确认，因为静电脉冲是在不断跳变和衰减的，在10μs时间内连续在该脉冲上采样到250个“0”(代表低电平)的概率几乎为零。可以认为250次采样为连续的“0”，则判断是一个有效的复位脉冲，进而进行复位操作；250次采样中出现其他电平(高电平)，不为连续的“0”，则认为是外部的干扰导致的复位信号跳变，不予进行复位操作。所以采用本发明可以很好的将耦合到复位信号上的静电脉冲干扰滤除掉。而对于真实的复位信号，其低电平持续时间在200ms左右，能够顺利的采样到250个连续的“0”。故采用这种采样滤波的方式就能使复位信号不受静电的影响。

本例复位脉冲抗干扰装置结构如图2所示，包括采样模块和判断模块，

所述采样模块，用于以设定周期40ns对持续时间T＝200ms的低电平复位脉冲信号进行250次采样；

所述判断模块，用于判断250次采样值是否为连续的低电平，是则判断检测到复位脉冲，执行复位操作；如果250次采样值中出现高电平，则判断为静电干扰脉冲，不进行复位操作。

本实施例中，低电平范围为：-0.3～0.8V，高电平是指≥2.0V的电平信号。本例装置通过对CPLD编程来实现。

Claims (10)

1.脉冲抗干扰方法，其特征在于，以设定周期对脉冲信号电平进行n次采样检测，如果n次采样值为连续的正常脉冲信号电平，则判断检测到正常脉冲，如果n次采样值中出现其它电平，则判断为干扰脉冲；

其中，n为正整数，且足够大，以保证检测的可靠性。

2.根据权利要求1所述的脉冲抗干扰方法，其特征在于，所述干扰脉冲持续时间小于等于设定周期乘以n。

3.根据权利要求1所述的脉冲抗干扰方法，其特征在于，所述正常脉冲持续时间大于设定周期乘以n。

4.根据权利要求1所述的脉冲抗干扰方法，其特征在于，通过对可编程逻辑器件编程，实现以设定周期对复位信号电平进行n次采样检测。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的脉冲抗干扰方法，其特征在于，所述正常脉冲为复位脉冲，所述正常脉冲电平为低电平，所述其它电平为高电平；或者

所述正常脉冲电平为高电平，所述其它电平为低电平。

6.脉冲抗干扰装置，其特征在于，包括采样模块和判断模块，

所述采样模块，用于以设定周期对脉冲信号电平进行n次采样检测；

所述判断模块，用于判断n次采样值是否为连续的正常脉冲信号电平，是则判断检测到正常脉冲；如果n次采样值中出现其它电平，则判断为干扰脉冲；

其中，n为正整数，且足够大，以保证检测的可靠性。

7.根据权利要求6所述的脉冲抗干扰装置，其特征在于，所述干扰脉冲持续时间小于等于设定周期乘以n。

8.根据权利要求6所述的脉冲抗干扰装置，其特征在于，所述正常脉冲持续时间大于设定周期乘以n。

9.根据权利要求6所述的脉冲抗干扰装置，其特征在于，所述采样模块进一步用于，通过对可编程逻辑器件编程，实现以设定周期对复位信号电平进行n次采样检测。

10.根据权利要求6～9任意一项所述的脉冲抗干扰装置，其特征在于，所述正常脉冲为复位脉冲，所述正常脉冲电平为低电平，所述其它电平为高电平；或者

所述正常脉冲电平为高电平，所述其它电平为低电平。