CN108832923B - 一种双输入高稳定rc触发信号产生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的双输入高稳定RC触发信号产生电路,包括第一信号比较电路、第二信号比较电路，第一反相电路、第二反相电路、第一隔离电路、第二隔离电路、第一RC电路和第二RC电路，第一RC电路和所述第二RC电路输出端并联后作为触发信号产生电路的输出。本发明提供的双输入高稳定RC触发信号产生电路，在本发明的技术方案中将输入信号通过具有正反馈的迟滞比较电路处理，有效解决了输出信号稳定性差、易振荡问题；引入双路信号输入输出构成逻辑或门电路有效解决了信号输出的单点故障，提高了电路输出的可靠度。

Description

一种双输入高稳定RC触发信号产生电路
技术领域
本发明涉及航天飞行器电源系统充电控制可靠性设计技术领域，尤其涉及一种双输入高稳定RC触发信号产生电路。
背景技术
控制信号冗余设计是可靠性技术领域的一个重要组成部分，如何保证控制信号的稳定性和可靠性近年来成为各个领域关注的重点。其中，RC触发信号产生电路在电子电源设计中得到大量应用，该电路具有结构简单、能较好地实现了模拟信号与数字信号的转换。
图1为传统技术中RC触发信号产生电路结构示意图。如图1所示，N1表示电压比较器，U1表示反相器，D1表示二极管，C1表示电容，R1～R4表示电阻，+5V表示上拉电源+5V，Vi表示输入信号，Vref表示输入参考电压，V0表示RC触发信号输出。其中，电压比较器N1输出通过上拉电阻R1和限流电阻R2分别与上拉电源+5V、反相器U1输入端相连，反相器U1输出端与二极管D1阴极相连，二极管D1阳极与RC电路(电阻R3与电容C1并联)相连，RC电路通过上拉电阻R4与上拉电源+5V相连，并输出。
该电路虽然结构简单、易于实现，但该电路存在输出信号稳定性差、易振荡和单点故障模式，如电压比较器出现恒高故障输出时，触发信号产生一次后将不再产生，电压比较器出现恒低故障输出时，将无触发信号输出。另外，比较电路采用的是单限比较用法，在阈值参考电压附近容易产生振荡，导致触发信号异常输出。因此，传统的RC触发信号产生电路由于其自身固有缺陷的存在，一定程度上降低了电路的稳定性和可靠度。
因此如何提高电路的稳定性和可靠度成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双输入高稳定RC触发信号产生电路，以解决传统RC触发信号产生电路存在的缺陷引起的稳定性差和可靠度低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种双输入高稳定RC触发信号产生电路，包括：
第一信号比较电路，包括第一电压比较器和第一上拉电路，输入信号源与所述第一电压比较器同相端相连，所述第一电压比较器同相端通过电阻与所述第一电压比较器输出端相连构成正反馈，所述第一电压比较器输出端与所述第一上拉电路相连；
第二信号比较电路，包括第二电压比较器和第二上拉电路，所述输入信号源与所述第二电压比较器同相端相连，所述第二电压比较器同相端通过电阻与第二电压比较器输出端相连构成正反馈，所述第二电压比较器输出端与所述第二上拉电路相连；
第一反相电路，包括第一反相器和第一限流电阻，所述第一反相器输入端与所述第一限流电阻相连；
第二反相电路，包括第二反相器和第二限流电阻，所述第二反相器输入端与所述第二限流电阻相连；
第一隔离电路，包括第一二极管，所述第一二极管阴极与所述第一反相器输出端相连；
第二隔离电路，包括第二二极管，所述第二二极管阴极与所述第二反相器输出端相连；
第一RC电路，包括第一电阻、第一电容和第三上拉电路，所述第一电阻和所述第一电容并联，所述第一电阻和所述第一电容并联后一端与所述第一二极管阳极相连，所述第一电阻和所述第一电容并联后另一端与所述第三上拉电路相连作为触发信号产生电路的输出；
第二RC电路，包括第二电阻、第二电容和第三上拉电路，所述第二电阻和所述第二电容并联，所述第二电阻和所述第二电容并联后一端与第二二极管阳极相连，所述第二电阻和所述第二电容并联后另一端与所述第三上拉电路相连作为触发信号产生电路的输出。
所述第一RC电路和所述第二RC电路输出端并联后作为触发信号产生电路的输出。
进一步地，所述第一上拉电路包含上拉电阻和上拉电源。
进一步地，所述第二上拉电路包含上拉电阻和上拉电源。
进一步地，所述第一反相器输入端与所述第一限流电阻串联后与所述第一电压比较器输出端相连，所述第一反相电路对所述第一比较电路输出的数字信号作取反操作。
进一步地，所述第二反相器输入端与所述第二限流电阻串联后与所述第二电压比较器输出端相连，所述第二反相电路对所述第二比较电路输出的数字信号作取反操作。
进一步地，所述第一比较电路同相端通过正反馈电阻与所述第一比较电路输出端相连形成迟滞电压区间；所述第二比较电路同相端通过正反馈电阻与所述第二比较电路输出端相连形成迟滞电压区间。
进一步地，所述第一RC电路输出与第二RC电路输出并联汇合构成逻辑或门一并输出，作为所述RC触发信号产生电路的输出。
本发明提供的一种双输入高稳定RC触发信号产生电路，在本发明的技术方案中将输入信号通过具有正反馈的迟滞比较电路处理，有效解决了输出信号稳定性差、易振荡问题；引入双路信号输入输出构成逻辑或门电路有效解决了信号输出的单点故障，提高了电路输出的可靠度。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1为传统技术中RC触发信号产生电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的双输入高稳定RC触发信号产生电路图结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的双输入高稳定RC触发信号产生电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，本发明提供的双输入高稳定RC触发信号产生电路，将输入信号通过具有正反馈的迟滞比较电路处理，有效解决了输出信号稳定性差、易振荡问题；引入双路信号输入输出构成逻辑或门电路有效解决了信号输出的单点故障，提高了电路输出的可靠度。
图2为本发明实施例提供的双输入高稳定RC触发信号产生电路图结构示意图。参照图2，双输入高稳定RC触发信号产生电路包括：第一信号比较电路，包括第一电压比较器N1A和第一上拉电路，输入信号源Vi与所述第一电压比较器N1A同相端相连，所述第一电压比较器N1A同相端通过电阻与所述第一电压比较器N1A输出端相连构成正反馈，所述第一电压比较器输出端与所述第一上拉电路相连；
第二信号比较电路，包括第二电压比较器N1B和第二上拉电路，所述输入信号源Vi与所述第二电压比较器N1B同相端相连，所述第二电压比较器N1B同相端通过电阻与第二电压比较器N1B输出端相连构成正反馈，所述第二电压比较器N1B输出端与所述第二上拉电路相连；
在本发明实施例中，第一上拉电路包含上拉电阻R8和上拉电源+5V，第二上拉电路包含上拉电阻R9和上拉电源+5V。
作为所述触发信号产生电路的输入信号源，所述输入信号源Vi与所述第一电压比较器N1A同相端相连，所述参考电压Vref与所述第一电压比较器N1A反相端相连，所述第一电压比较器N1A同相端通过反馈电阻R8与所述第一电压比较器N1A输出端相连构成正反馈，形成迟滞比较区间；所述第一电压比较器N1A输出端通过上拉电阻R1与上拉电源+5V相连；所述第一比较电路将输入的模拟信号Vi转换为0V和5V的数字信号；
所述输入信号源Vi与所述第二电压比较器N1B同相端相连，所述参考电压Vref与所述第二电压比较器N1B反相端相连，所述第二电压比较器N1B同相端通过反馈电阻R9与所述第二电压比较器N1B输出端相连构成正反馈，形成迟滞比较区间；所述第二电压比较器N1B输出端通过上拉电阻R5与上拉电源+5V相连；所述第二比较电路将输入的模拟信号Vi转换为0V和5V的数字信号；
第一反相电路，包括第一反相器U1A和第一限流电阻R2，所述第一反相器U1A输入端与所述第一限流电阻R2相连；
第二反相电路，包括第二反相器U1B和第二限流电阻R6，所述第二反相器U1B输入端与所述第二限流电阻R6相连；
所述第一反相器U1A输入端与所述第一限流电阻R2串联后与所述第一电压比较器N1A输出端相连，所述第一反相电路对所述第一比较电路输出的数字信号作取反操作；
所述第二反相器U1B输入端与所述第二限流电阻R6串联后与所述第二电压比较器N1B输出端相连，所述第二反相电路对所述第二比较电路输出的数字信号作取反操作；
第一隔离电路，包括第一二极管D1，所述第一二极管D1阴极与所述第一反相器U1A输出端相连；所述第一隔离电路对所述第一反相器U1A输出的5V数字信号进行隔离；
第二隔离电路，包括第二二极管D2，所述第二二极管D2阴极与所述第二反相器U1B输出端相连；所述第二隔离电路对所述第二反相器U1B输出的5V数字信号进行隔离；
第一RC电路，包括第一电阻R3、第一电容C1和第三上拉电路(含第三上拉电阻R4和上拉电源+5V)，所述第一电阻R3和所述第一电容C1并联，所述第一电阻R3和所述第一电容C1并联后一端与所述第一二极管D1阳极相连，所述第一电阻R3和所述第一电容C1并联后另一端与上拉电阻R4相连后与上拉电源+5V相连；
第二RC电路，包括第二电阻R7、第二电容C2和第三上拉电路(含第三上拉电阻R4和上拉电源+5V)，所述第二电阻R7和所述第二电容C2并联，所述第二电阻R7和所述第二电容C2并联后一端与第二二极管D2阳极相连，所述第二电阻R7和所述第二电容C2并联后另一端与上拉电阻R4相连后与上拉电源+5V相连。
所述第一RC电路和所述第二RC电路输出端并联后与所述上拉电阻R4相连作为触发信号的输出。
根据以上叙述，本发明的技术方案提供的双输入RC触发信号产生电路中，输入信号Vi通过迟滞电压比较器，假设比较器上、下翻转门限值分别为VT2、VT1，当Vi大于VT2时，比较器输出端电压由0V低电平翻转为5V高电平，经过反相电路后，5V高电平翻转为0V低电平，通过后级RC脉冲产生电路产生负脉冲触发信号V0输出，当Vi小于VT1时，比较器输出端电压由5V高电平翻转为0V低电平，经过反相电路后，0V低电平翻转为5V高电平，二极管对5V高电平进行隔离，使输出信号V0维持高电平不变。
从以上描述可知，本发明的技术方案提供的双输入触发信号产生电路具有以下几方面的优点：
1)比较电路中引入正反馈形成迟滞电压比较器，解决了单限比较器灵敏、抗干扰能力差问题，有效避免了输出信号稳定性差、易振荡问题，更能适应航天系统的高可靠性要求；
2)相互独立、互为备份冗余设计的两路输出信号汇合一起构成逻辑或门输出，电路中任意一路(或一个器件)出现故障时，另一路信号发生电路仍能正常工作，保证RC触发信号的可靠输出，提高了电路输出的可靠度；
3)目前电压比较器和反相器元器件多具有双路或多路输入输出，该实施例无需新增电压比较器和反相器。因此相对于传统的RC触发电路，本发明提出的双输入高稳定RC触发信号产生电路具有增加器件少、易于实现、成本低的特点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种双输入高稳定RC 触发信号产生电路，其特征在于，包括：
第一信号比较电路，包括第一电压比较器和第一上拉电路，输入信号源与所述第一电压比较器同相端相连，所述第一电压比较器同相端通过电阻与所述第一电压比较器输出端相连构成正反馈，所述第一电压比较器输出端与所述第一上拉电路相连；
第二信号比较电路，包括第二电压比较器和第二上拉电路，所述输入信号源与所述第二电压比较器同相端相连，所述第二电压比较器同相端通过电阻与第二电压比较器输出端相连构成正反馈，所述第二电压比较器输出端与所述第二上拉电路相连；
第一反相电路，包括第一反相器和第一限流电阻，所述第一反相器输入端与所述第一限流电阻相连；
第二反相电路，包括第二反相器和第二限流电阻，所述第二反相器输入端与所述第二限流电阻相连；
第一隔离电路，包括第一二极管，所述第一二极管阴极与所述第一反相器输出端相连；
第二隔离电路，包括第二二极管，所述第二二极管阴极与所述第二反相器输出端相连；
第一RC电路，包括第一电阻、第一电容和第三上拉电路，所述第一电阻和所述第一电容并联，所述第一电阻和所述第一电容并联后一端与所述第一二极管阳极相连，所述第一电阻和所述第一电容并联后另一端与所述第三上拉电路相连作为触发信号产生电路的输出；第二RC电路，包括第二电阻、第二电容和第三上拉电路，所述第二电阻和所述第二电容并联，所述第二电阻和所述第二电容并联后一端与第二二极管阳极相连，所述第二电阻和所述第二电容并联后另一端与所述第三上拉电路相连作为触发信号产生电路的输出；
所述第一RC电路和所述第二RC电路输出端并联后作为触发信号产生电路的输出；所述第一上拉电路包含上拉电阻和上拉电源；所述第二上拉电路包含上拉电阻和上拉电源；所述第一反相器输入端与所述第一限流电阻串联后与所述第一电压比较器输出端相连，所述第一反相电路对所述第一信号比较电路输出的数字信号作取反操作；所述第二反相器输入端与所述第二限流电阻串联后与所述第二电压比较器输出端相连，所述第二反相电路对所述第二信号比较电路输出的数字信号作取反操作。
2.如权利要求1所述的一种双输入高稳定RC触发信号产生电路，其特征在于，所述第一信号比较电路同相端通过正反馈电阻与所述第一信号比较电路输出端相连形成迟滞电压区间；所述第二信号比较电路同相端通过正反馈电阻与所述第二比较电路输出端相连形成迟滞电压区间。
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