CN110492871B - 一种后沿定时的恒比定时电路 - Google Patents

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Abstract

一种后沿定时的恒比定时电路，包括第一电阻、第二电阻、电容和比较器，第二电阻的一端连接直流电源，其另一端连接第一电阻的一端和比较器的第一输入端并通过电容后接地；比较器的第二输入端连接第一电阻的另一端和恒比定时电路的输入信号，其输出端作为恒比定时电路的输出端；其中直流电源与输入信号的直流分量相同。本发明只对脉冲信号进行衰减，直流分量保持不变，与传统恒比定时电路中将直流分量和脉冲信号一同进行衰减相比，提高了电路的稳定性；另外本发明只用一个RC网络就实现了衰减和延时，与传统恒比定时电路中量信号分为两路分别进行衰减和延时相比结构更简单。

Description

一种后沿定时的恒比定时电路
技术领域
本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及一种后沿定时的恒比定时电路。
背景技术
恒比定时就是具有恒定触发比的定时方法。恒比定时电路主要应用于激光测距雷达芯片，其作用是检测反射回的光脉冲信号，记录该反射脉冲的产生时间，从而提供给系统计算激光传输距离，达到测距的效果。为了保证测量距离的准确性，需要保证比较器对接收面上每一个脉冲信号触发的时间点相同。
传统恒比定时电路中，取输入模拟信号前沿的恒定比例点进行定时触发，形成标准数字信号。触发数字信号的点只与前沿的恒定比例点有关，而与信号的幅度或者前沿宽度均无关。传统恒比定时基本模块组成如图1所示，输入信号分两路分别进行延时与衰减后，再将信号合并利用前沿交点作基准比较，通过电压比较器转换为数字信号，判断数字信号电平情况可检测脉冲产生情况。
传统恒比定时电路将输入信号分别做延时与衰减，通常用电阻分压模式进行衰减，用RC网络进行延时。然而采用电阻分压式结构进行衰减，脉冲信号和外加的直流信号都会被衰减，又由于外加的直流分量本来就不高，很容易直接将直流信号全部衰减导致其无法被后面的电路识别，影响电路的可靠性。另外传统的恒比定时电路采用两路分别衰减和延时，结构较为复杂。
发明内容
针对上述传统的采用两路分别进行延时和衰减的恒比定时电路结构复杂，以及采用电阻分压对直流分量进行衰减而影响电路可靠性的问题，本发明提出一种后沿定时的恒比定时电路，使用一个RC网络同时进行衰减和延时，结构简单，且只对脉冲信号进行衰减不影响直流分量，提高了电路可靠性。
本发明的技术方案为：
一种后沿定时的恒比定时电路，包括第一电阻、第二电阻、电容和比较器，第二电阻的一端连接直流电源，其另一端连接第一电阻的一端和比较器的第一输入端并通过电容后接地；比较器的第二输入端连接第一电阻的另一端和所述恒比定时电路的输入信号，其输出端作为所述恒比定时电路的输出端；所述直流电源与所述输入信号的直流分量相同。
本发明的有益效果为：本发明只对脉冲信号进行衰减，直流分量保持不变，与传统恒比定时电路中将直流分量和脉冲信号一同进行衰减相比，提高了电路的稳定性；另外本发明只用一个RC网络就实现了衰减和延时，与传统恒比定时电路中量信号分为两路分别进行衰减和延时相比结构更简单。
附图说明
图1为传统恒比定时电路模块结构示意图。
图2为本发明提出的一种后沿定时的恒比定时电路的结构示意图。
图3为本发明提出的一种后沿定时的恒比定时电路中RC网络的小信号等效电路示意图。
图4为本发明提出的一种后沿定时的恒比定时电路的后沿定时波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。
如图2所示是本发明提出的一种后沿定时的恒比定时电路的结构示意图，包括第一电阻R1、第二电阻R2、电容C和比较器CMP，第二电阻R2的一端连接直流电源Vdc，其另一端连接第一电阻R1的一端和比较器CMP的第一输入端并通过电容C后接地；比较器CMP的第二输入端连接第一电阻R1的另一端并作为恒比定时电路的输入端连接输入信号Vin，其输出端作为恒比定时电路的输出端，直流电源Vdc与输入信号Vin的直流分量相同。比较器CMP的第一输入端作为基准输入端Vref，其第二输入端作为信号输入端。
本发明的工作原理为：
本发明采用RC网络对输入信号Vin的小信号衰减延迟送至比较器CMP的基准输入端Vref，比较器CMP的信号输入端接受输入信号Vin的完整信号，这两路信号可以直接进行比较，产生如图4所示的后沿交叠点即为基准电压点，该基准电压点不会因为脉冲幅值的不同产生时间上的误差，称为后沿恒比定时。本发明使用较小数量的无源器件组成RC网络，对输入信号Vin同时提供衰减与延时，通过比较器基准与原输入信号做比较实现后沿恒比定时的功能，避免了传统恒比定时电路分别使用两路信号的复杂结构，不需要将信号分两路即可实现恒比定时，大大简化了电路结构。
如图3所示是本发明的RC网络小信号等效电路示意图，第二电阻R2连接提供额外直流偏置的直流电源Vdc，设置该直流偏置与输入信号Vin的直流分量相同，故在直流情况下第一电阻R1没有电流通过，以此保证了比较器CMP的基准输入端Vref的信号与输入信号Vin具有相同的直流分量。小信号情况下，直流电源Vdc可以看做小信号地，于是高频信号脉冲即被第一电阻R1和第二电阻R2构成的分压结构产生衰减。
下面结合上述原理介绍，推导本发明中的基准信号传输函数。
参考图3，为RC网络的小信号等效模型，输出节点基尔霍夫电流定律KCL方程为：
Figure BDA0002193377820000031
传输函数为：
Figure BDA0002193377820000032
可见RC网络产生延迟，且传输函数小于1，故存在基准信号衰减与延迟。
本发明产生的基准点始终发生于脉冲周期中的同一时间，能够实现恒比定时，下面详细说明本发明的时间稳定性。
参考图4，为方便说明，将脉冲信号作线性化处理，以时间t1右侧函数图像为例说明。
注符号说明：f原(t)表示输入信号Vin的输入脉冲；f衰(t)表示经本发明的RC网络衰减延迟后在比较器CMP基准输入端Vref处的脉冲；A为输入信号Vin的脉冲幅值；k为小于1的常数，表示衰减系数；t1认定为f原(t)脉冲峰值对应时间，△t即为Vref的延迟时间。
根据图4中t1右侧函数图像，列出输入脉冲函数表达式为：
Figure BDA0002193377820000033
同理列出衰减后的函数表达式：
Figure BDA0002193377820000034
参考图4，f原(t)与f衰(t)有相等直流偏置，故脉冲信号将于后沿某点即t0对应的点发生交叠，此交叠点(基准电压点)电压即为比较器翻转电压，令：
f衰(t0)＝f原(t0) (5)
解得
Figure BDA0002193377820000035
可见基准电压点与脉冲幅值A无关，即无论输入信号Vin的脉冲幅值发生如何波动，比较器输出翻转始终发生于脉冲周期中的某同一时间，即恒比定时。
根据以上描述，可以证明本发明的电路可以实现后沿定时的恒比定时功能。本发明只对脉冲信号进行衰减，直流分量保持不变，使得脉冲信号始终不被淹没，与传统恒比定时电路中将直流分量和脉冲信号一同进行衰减相比，本发明提高了电路的稳定性。
本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种后沿定时的恒比定时电路，其特征在于，包括第一电阻、第二电阻、电容和比较器，第二电阻的一端连接直流电源，其另一端连接比较器的第一输入端并分别通过电容后接地和通过第一电阻后连接所述恒比定时电路的输入信号，所述输入信号为脉冲信号，所述直流电源与所述输入信号的直流分量相同，所述比较器第一输入端的信号为所述恒比定时电路的输入信号经过一个RC网络同时进行衰减和延迟后的信号；比较器的第二输入端连接所述输入信号，其输出端输出所述恒比定时电路的输出数字信号；所述输出数字信号在所述输入信号和所述输入信号经过RC网络同时进行衰减和延迟后的信号的后沿交叠点被触发。
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