CN106877839B - 软件滞回低通滤波器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种软件滞回低通滤波器，包括整形电路及数字低通滤波器，所述整形电路的输出端与数字低通滤波器的输入端相连，所述数字低通滤波器包括测频计数器、比较判决模块及输出判决模块。所述测频计数器用于对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，所述输出判决模块用于控制第一及第二比较门限值，所述比较判决模块用于将由测频计数器得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n及第二比较门限值N0‑n进行比较，并根据比较结果产生对应的输出。本发明还提供了一种软件滞回低通滤波器的工作方法。
Description
技术领域
本发明属于一种滤波器，具体涉及一种软件滞回低通滤波器，还涉及一种软件滞回低通滤波器的工作方法。
背景技术
低通滤波器在模拟电路中应用非常广泛，实现低通滤波器的方法有模拟电路方式和数字方式。传统的数字式低通滤波器在工作时一般都存在一个问题，当输入频率在f0附近时，由于计数频率CLK不可能无限大，所以其计数值会在比较门限值的上下波动，此时在输出端将会出现0、1之间的波动，造成频率判决失效，电路不能正常工作。
发明内容
针对现有技术中存在的频率判决失效技术问题，本发明提供一种新型的软件滞回低通滤波器及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种软件滞回低通滤波器，包括整形电路及数字低通滤波器，所述整形电路的输出端与数字低通滤波器的输入端相连，所述数字低通滤波器包括测频计数器、比较判决模块及输出判决模块，所述测频计数器的第一端作为整个数字低通滤波器的输入端与整形电路的输出端相连，所述测频计数器的第二端与所述比较判决模块的第二端相连，所述比较判决模块的第二端与输出判决模块的第一端相连，所述输出判决模块的第二端与比较判决模块的第三端相连，所述比较判决模块的第三端还作为整个数字低通滤波器的输出端与外部元件相连；所述测频计数器用于对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，所述输出判决模块用于控制第一及第二比较门限值，所述比较判决模块用于将由测频计数器得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n及第二比较门限值N0-n进行比较，并根据比较结果产生对应的输出。
其中，所述第一及第二比较门限值由用户通过输出判决模块自定义设置。
其中，当整个软件滞回低通滤波器上电工作时，设定所述比较判决模块的输出为数字信号1；当计数结果N1大于或等于第一比较门限值N0+n时，所述比较判决模块输出数字信号1，相反，当计数结果N1小于第一比较门限值N0+n时，所述比较判决模块还用于再次将计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较后产生输出，其中，当计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n时，所述比较判决模块输出数字信号1，当计数结果N1小于第二比较门限值N0-n时，所述比较判决模块则输出数字信号0。
其中，当整个软件滞回低通滤波器上电工作时，设定所述比较判决模块的输出为数字信号0；当计数结果N1小于第二比较门限值N0-n时，所述比较判决模块输出数字信号0，相反，当计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n时，所述比较判决模块还用于再次将计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较后产生输出，其中，当计数结果N1小于第一比较门限值N0+n时，所述比较判决模块输出数字信号0，当计数结果N1不小于第一比较门限值N0+n时，所述比较判决模块则输出数字信号1。
其中，所述第一比较门限值N0+n设置为1005，所述第二比较门限值N0-n设置为995。
本发明还提供了一种软件滞回低通滤波器的工作方法，所述软件滞回低通滤波器包括整形电路及数字低通滤波器，所述整形电路的输出端与数字低通滤波器的输入端相连，所述工作方法包括：
a：将整个软件滞回低通滤波器上电工作时，其数字低通滤波器的输出设定为数字信号1；
b：对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，计数结果记为N1；
c：将得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较，若计数结果N1大于或等于第一比较门限值N0+n，则执行步骤d；若计数结果N1小于第一比较门限值N0+n，则执行步骤e；
d：输出数字信号1；
e：将得到的计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较，若计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n，则返回步骤d；若计数结果N1小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤f；
f：输出数字信号0。
其中，所述第一及第二比较门限值由用户自定义设置。
其中，所述第一比较门限值N0+n设置为1005，所述第二比较门限值N0-n设置为995。
本发明还提供了另一种软件滞回低通滤波器的工作方法，所述软件滞回低通滤波器包括整形电路及数字低通滤波器，所述整形电路的输出端与数字低通滤波器的输入端相连，所述工作方法包括：
a1：将整个软件滞回低通滤波器上电工作时，其数字低通滤波器的输出设定为数字信号0；
b1：对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，计数结果记为N1；
c1：将得到的计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较，若计数结果N1小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤d1；若计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤e1；
d1：输出数字信号0；
e1：将得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较，若计数结果N1小于第一比较门限值N0+n，则返回步骤d1；若计数结果N1不小于第一比较门限值N0+n，则执行步骤f1；
f1：输出数字信号1。
其中，所述第一及第二比较门限值由用户自定义设置。
本发明所述的一种软件滞回低通滤波器及其工作方法采用整形电路把输入的模拟信号变为数字脉冲信号，作为数字低通滤波器的输入信号，所述数字低通滤波器对输入的脉冲信号按CLK时钟进行计数，通过比较判决模块进行比较后产生输出，有效地解决了传统低通滤波器输入频率在f0附近时频率判决失效的问题，实现准确的数字低通滤波器特性。同时，本发明所述的软件滞回低通滤波器所采用的元器件与传统低通滤波器相同，无需额外的元器件，只需对软件设计进行改进即可实现，成本较低。
附图说明
图1是本发明一种软件滞回低通滤波器的较佳实施方式的方框图。
图2是本发明一种软件滞回低通滤波器的较佳实施方式的工作流程图。
图3是本发明一种软件滞回低通滤波器的较佳实施方式的另一工作流程图。
图4是图1中软件滞回低通滤波器在实际测试中的测频计数值N1与输出OUT的关系图。
图5为图1中软件滞回低通滤波器的频率特性图。
图中，1、整形电路；2、数字低通滤波器；201、测频计数器；202、比较判决模块；203、输出判决模块
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1所示，其为本发明所述的一种软件滞回低通滤波器的较佳实施方式的方框图。所述软件滞回低通滤波器的较佳实施方式包括整形电路1及数字低通滤波器2，所述整形电路1的输出端与数字低通滤波器2的输入端相连。
所述数字低通滤波器2包括测频计数器201、比较判决模块202、输出判决模块203。具体的，所述测频计数器201的第一端作为整个数字低通滤波器2的输入端与整形电路1的输出端相连，所述测频计数器201的第二端与所述比较判决模块202的第二端相连，所述比较判决模块202的第二端与输出判决模块203的第一端相连，所述输出判决模块203的第二端与比较判决模块202的第三端相连，所述比较判决模块202的第三端还作为整个数字低通滤波器2的输出端与外部元件相连。
本实施方式中，所述整形电路1是常规的整形电路，其可以用施密特触发器来实现，也可以用比较器来实现，在此不再赘述。所述整形电路1用于将外部输入的模拟信号变为数字脉冲信号。
所述数字低通滤波器2用于对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，并将计数结果(记为N1)与第一比较门限值(记为N0+n)及第二比较门限值(记为N0-n)进行比较后产生输出。本实施方式中，当整个软件滞回低通滤波器上电工作时，设定其输出数字信号1。当计数结果N1大于或等于第一比较门限值N0+n时，所述数字低通滤波器2依旧输出数字信号1，相反，当计数结果N1小于第一比较门限值N0+n时，所述数字低通滤波器2还用于再次将计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较后产生输出，其中，当计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n时，所述数字低通滤波器2依旧输出数字信号1，当计数结果N1小于第二比较门限值N0-n时，所述数字低通滤波器2则输出数字信号0。
其他实施方式中，若将软件滞回低通滤波器上电工作时其输出数字信号设定为0，则：当计数结果N1小于第二比较门限值N0-n时，所述数字低通滤波器2依旧输出数字信号0，相反，当计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n时，所述数字低通滤波器2还用于再次将计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较后产生输出，其中，当计数结果N1小于第一比较门限值N0+n时，所述数字低通滤波器2依旧输出数字信号0，当计数结果N1不小于第一比较门限值N0+n时，所述数字低通滤波器2则输出数字信号1。
本实施方式中，所述测频计数器201用于对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，所述第一比较门限值N0+n及第二比较门限值N0-n由输出判决模块203来控制(本实施方式中，可由用户根据实际需要通过所述输出判决模块203来设定第一及第二比较门限值)，所述比较判决模块202用于将由测频计数器201得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n及第二比较门限值N0-n进行比较，并根据比较结果产生对应的输出。所述第一比较门限值N0+n及第二比较门限值N0-n均可由用户自定义设置，其中，n远远小于N0，即所述第一比较门限值N0+n稍大于参考比较门限值N0，所述第二比较门限值N0-n稍小于参考比较门限值N0。本实施方式中，可将参考比较门限值N0设置为1000，n设置为5，如此，第一比较门限值N0+n为1005，第二比较门限值N0-n为995。
请继续参考图2所示，其为本发明所述的一种软件滞回低通滤波器的工作方法的较佳实施方式的流程图。本发明所述的一种软件滞回低通滤波器的工作方法的较佳实施方式包括以下步骤：
步骤S1：将整个软件滞回低通滤波器上电工作时，其数字低通滤波器的输出设定为数字信号1。
步骤S2：对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，计数结果记为N1。
步骤S3：将得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较，若计数结果N1大于或等于第一比较门限值N0+n，则执行步骤S4；若计数结果N1小于第一比较门限值N0+n，则执行步骤S5。
步骤S4：输出数字信号1。
步骤S5：将得到的计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较，若计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n，则返回步骤S4；若计数结果N1小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤S6。
步骤S6：输出数字信号0。
请继续参考图3所示，其为本发明所述的一种软件滞回低通滤波器的工作方法的另一较佳实施方式的流程图。本发明所述的一种软件滞回低通滤波器的工作方法的较佳实施方式包括以下步骤：
步骤S11：将整个软件滞回低通滤波器上电工作时，其数字低通滤波器的输出设定为数字信号0。
步骤S12：对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，计数结果记为N1。
步骤S13：将得到的计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较，若计数结果N1小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤S14；若计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤S15。
步骤S14：输出数字信号0。
步骤S15：将得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较，若计数结果N1小于第一比较门限值N0+n，则返回步骤S14；若计数结果N1不小于第一比较门限值N0+n，则执行步骤S16。
步骤S16：输出数字信号1。
请继续参考图4及图5所示，其中图4为本发明所述的一种软件滞回低通滤波器在实际测试中的测频计数值N1与输出OUT的关系图，图5为本发明所述的一种软件滞回低通滤波器的频率特性图。从图4及图5可以看出，在f0附近以千分之一以上步进改变输入频率时，输出OUT能有效地从0到1之间互相翻转，没有出现输出振荡现象，能对频率进行有效地识别。
本发明所述的一种软件滞回低通滤波器采用整形电路1把输入的模拟信号变为数字脉冲信号，作为数字低通滤波器2的输入信号，所述数字低通滤波器2对输入的脉冲信号按CLK时钟进行计数，通过比较判决模块202进行比较后产生输出，有效地解决了传统低通滤波器输入频率在f0附近时频率判决失效的问题，实现准确的数字低通滤波器特性。
本发明所述的软件滞回低通滤波器所采用的元器件与传统低通滤波器相同，无需额外的元器件，只需对软件设计进行改进即可实现，成本较低。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种软件滞回低通滤波器，包括整形电路及数字低通滤波器，所述整形电路的输出端与数字低通滤波器的输入端相连，其特征在于：所述数字低通滤波器包括测频计数器、比较判决模块及输出判决模块，所述测频计数器的第一端作为整个数字低通滤波器的输入端与整形电路的输出端相连，所述测频计数器的第二端与所述比较判决模块的第二端相连，所述比较判决模块的第二端与输出判决模块的第一端相连，所述输出判决模块的第二端与比较判决模块的第三端相连，所述比较判决模块的第三端还作为整个数字低通滤波器的输出端与外部元件相连；所述测频计数器用于对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，所述输出判决模块用于控制第一及第二比较门限值，所述比较判决模块用于将由测频计数器得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n及第二比较门限值N0-n进行比较，并根据比较结果产生对应的输出。
2.如权利要求1所述的软件滞回低通滤波器，其特征在于：所述第一及第二比较门限值由用户通过输出判决模块自定义设置。
3.如权利要求1所述的软件滞回低通滤波器，其特征在于：当整个软件滞回低通滤波器上电工作时，设定所述比较判决模块的输出为数字信号1；当计数结果N1大于或等于第一比较门限值N0+n时，所述比较判决模块输出数字信号1，相反，当计数结果N1小于第一比较门限值N0+n时，所述比较判决模块还用于再次将计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较后产生输出，其中，当计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n时，所述比较判决模块输出数字信号1，当计数结果N1小于第二比较门限值N0-n时，所述比较判决模块则输出数字信号0。
4.如权利要求1所述的软件滞回低通滤波器，其特征在于：当整个软件滞回低通滤波器上电工作时，设定所述比较判决模块的输出为数字信号0；当计数结果N1小于第二比较门限值N0-n时，所述比较判决模块输出数字信号0，相反，当计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n时，所述比较判决模块还用于再次将计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较后产生输出，其中，当计数结果N1小于第一比较门限值N0+n时，所述比较判决模块输出数字信号0，当计数结果N1不小于第一比较门限值N0+n时，所述比较判决模块则输出数字信号1。
5.如权利要求1所述的软件滞回低通滤波器，其特征在于：所述第一比较门限值N0+n设置为1005，所述第二比较门限值N0-n设置为995。
6.一种如权利要求1所述的软件滞回低通滤波器的工作方法，包括：
a：将整个软件滞回低通滤波器上电工作时，其数字低通滤波器的输出设定为数字信号1；
b：对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，计数结果记为N1；
c：将得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较，若计数结果N1大于或等于第一比较门限值N0+n，则执行步骤d；若计数结果N1小于第一比较门限值N0+n，则执行步骤e；
d：输出数字信号1；
e：将得到的计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较，若计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n，则返回步骤d；若计数结果N1小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤f；
f：输出数字信号0。
7.如权利要求6所述的软件滞回低通滤波器的工作方法，其特征在于：所述第一及第二比较门限值由用户自定义设置。
8.如权利要求6所述的软件滞回低通滤波器，其特征在于：所述第一比较门限值N0+n设置为1005，所述第二比较门限值N0-n设置为995。
9.一种如权利要求1所述的软件滞回低通滤波器的工作方法，包括：
a1：将整个软件滞回低通滤波器上电工作时，其数字低通滤波器的输出设定为数字信号0；
b1：对输入的数字脉冲信号按CLK时钟进行计数，计数结果记为N1；
c1：将得到的计数结果N1与第二比较门限值N0-n进行比较，若计数结果N1小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤d1；若计数结果N1不小于第二比较门限值N0-n，则执行步骤e1；
d1：输出数字信号0；
e1：将得到的计数结果N1与第一比较门限值N0+n进行比较，若计数结果N1小于第一比较门限值N0+n，则返回步骤d1；若计数结果N1不小于第一比较门限值N0+n，则执行步骤f1；
f1：输出数字信号1。
10.如权利要求9所述的软件滞回低通滤波器的工作方法，其特征在于：所述第一及第二比较门限值由用户自定义设置。
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