CN110850201A - 一种高频窄脉冲检测锁定电路及方法 - Google Patents

一种高频窄脉冲检测锁定电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种高频窄脉冲检测锁定电路和方法，所述电路包括控制单元、锁定解锁单元、分压单元和保护单元，所述控制单元用于所述电路侦测到第一高频窄脉冲信号时输出高电平，所述电路侦测到第二高频窄脉冲信号时输出低电平，所述锁定解锁单元用于锁定第一高频窄脉冲信号或解锁第一高频窄脉冲信号，所述分压单元用于给锁定解锁单元提供分压，所述保护单元用于过压保护；所述方法当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，第一高频窄脉冲信号被锁定；当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，第一高频窄脉冲信号被解锁。本发明采用分立元件进行高频窄脉冲的检测，电路设计简单，可靠性高，成本低，适用范围广。

Description

一种高频窄脉冲检测锁定电路及方法
技术领域
本发明涉及脉冲检测技术领域，具体涉及一种高频窄脉冲检测锁定电路及方法。
背景技术
高频窄脉冲是非连续的，由持续时间短和幅度大的不规则脉冲或噪声尖峰组成。产生脉冲噪声的原因多种多样，其中包括电磁干扰以及通信系统的故障和缺陷，也可能在通信系统的电气开关和继电器改变状态时产生。
脉冲噪声对模拟数据一般仅是小麻烦。但在数字式数据通信中，脉冲噪声是出错的主要原因。脉冲噪声，它的持续时间小于1秒、噪声强度峰值比其均方根值大于10dB。脉冲噪声会突然爆发又很快消失，因此需要对脉冲进行检测并锁定处理。
一般情况，进行高频窄脉冲检测的方式是将高频窄脉冲输入到集成电路芯片进行检测和转换，然后输出给后级处理电路。使用集成电路芯片的电路设计复杂、元器件成本较高，通用性不强。
发明内容
本发明实施例中提供了一种高频窄脉冲检测锁定电路及方法，以解决现有检测电路设计复杂和成本高的问题。本发明所述电路采用分立元件进行高频窄脉冲的检测，对于不同幅值的脉冲大小都通用，可靠性高，且成本低。
本发明实施例公开了如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种高频窄脉冲检测锁定电路，包括控制单元、锁定解锁单元、分压单元和保护单元，所述控制单元连接锁定解锁单元和分压单元，所述保护单元连接锁定解锁单元；
所述控制单元用于所述电路侦测到第一高频窄脉冲信号时输出高电平，所述电路侦测到第二高频窄脉冲信号时输出低电平，
所述锁定解锁单元用于锁定第一高频窄脉冲信号或解锁第一高频窄脉冲信号，
所述分压单元用于给锁定解锁单元提供分压，
所述保护单元用于过压保护。
进一步地，所述控制单元包括P型MOSFET管Q1、电阻R1和电阻R2,P型MOSFET管Q1的栅极连接电阻R1的一端和电阻R2的一端，P型MOSFET管Q1的源极连接电阻R1的另一端和Vcc，P型MOSFET管Q1的漏极连接输出电压Vout和电阻R6的一端；当电路上电后，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout输出低电平，当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1导通，输出电压Vout输出高电平，当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout输出低电平。
进一步地，所述锁定解锁单元包括NPN三极管Q2、电阻R3、电阻R6、电容C1和电容C2，NPN三极管Q2的集电极连接电阻R2的另一端和电容C1的一端，NPN三极管Q2的基极连接电容C2的一端和电阻R5的一端，NPN三极管Q2的发射极接地，电容C2的另一端连接电阻R3的一端和电阻R6的另一端，电阻R3的另一端连接电容C1的另一端；
当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，Vcc通过电阻R1、电阻R2、电容C1、电阻R3、电容C2、电阻R5通路导通，NPN三极管Q2的基极得到第一分压，NPN三极管Q2导通，P型MOSFET管Q1的栅极电压降低，P型MOSFET管Q1导通，输出电压Vout输出高电平，所述分压单元给NPN三极管Q2的基极提供第二分压，NPN三极管Q2和P型MOSFET管Q1维持持续导通状态，输出电压Vout持续输出高电平，第一高频窄脉冲信号被锁定，
当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，NPN三极管Q2基极的第二分压通过NPN三极管Q2集电极、电容C1、电阻R3和电容C2通路进行放电，NPN三极管Q2的基极电压降低并截至，P型MOSFET管Q1的栅极电压恢复Vcc，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout输出低电平，第一高频窄脉冲信号被解锁。
进一步地，所述分压单元包括电阻R4，电阻R4的一端连接Vout，电阻R4的另一端连接电阻R5的一端和电容C2的一端，电阻R5的另一端接地；电阻R4和电阻R5串联，电阻R5用于给NPN三极管Q2的基极提供第二分压。
进一步地，所述保护单元包括稳压管ZD1和电阻R7，稳压管ZD1的正极连接电阻R7的一端和电容C1的一端，稳压管ZD1的负极连接电容C1的另一端和高频窄脉冲的正输入端，电阻R7的另一端连接高频窄脉冲的负输入端；稳压管ZD1用于过压保护，电阻R7用于限流。
本发明第二方面提供了一种高频窄脉冲检测锁定方法，包括：
当电路上电后且没有侦测到高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1和NPN三极管Q2截止，输出电压Vout输出低电平；
当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，第一高频窄脉冲信号被锁定；
当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，第一高频窄脉冲信号被解锁。
进一步地，第一高频窄脉冲信号被锁定的过程为，当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，NPN三极管Q2的基极得到第一分压，NPN三极管Q2导通，P型MOSFET管Q1导通，输出电压Vout输出高电平，电阻R5为NPN三极管Q2的基极提供第二分压，NPN三极管Q2和P型MOSFET管Q1维持导通状态，输出电压Vout持续输出高电平。
进一步地，第一高频窄脉冲信号被解锁的过程为，当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，NPN三极管Q2基极的第二分压通过NPN三极管Q2集电极、电容C1、电阻R3和电容C2通路进行快速放电，NPN三极管Q2截止，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout持续输出低电平。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提供的高频窄脉冲检测锁定电路和方法，采用P型MOSFET管Q1和NPN三极管Q2等分立元件进行高频窄脉冲的检测，当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1和NPN三极管Q2持续导通，电路持续输出高电平，当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1和NPN三极管Q2截止，电路持续输出低电平，如果电路工作期间，侦测到多组高频窄脉冲信号，则会重复高频窄脉冲信号锁定、解锁的过程，直至电路停止工作。本发明电路设计简单，可靠性高，成本低，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述电路结构框图；
图2为本发明实施例所述电路原理图；
图3为本发明实施例所述方法流程图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，为本发明实施例电路结构框图，电路包括控制单元、锁定解锁单元、分压单元和保护单元，控制单元连接锁定解锁单元和分压单元，保护单元连接锁定解锁单元。控制单元用于电路侦测到第一高频窄脉冲信号时输出高电平，电路侦测到第二高频窄脉冲信号时输出低电平，锁定解锁单元用于锁定第一高频窄脉冲信号或解锁第一高频窄脉冲信号，分压单元用于给锁定解锁单元提供分压，保护单元用于过压保护。
如图2所示，为本发明实施例电路原理图。
控制单元包括P型MOSFET管Q1、电阻R1和电阻R2,P型MOSFET管Q1的栅极连接电阻R1的一端和电阻R2的一端，P型MOSFET管Q1的源极连接电阻R1的另一端和Vcc，P型MOSFET管Q1的漏极连接输出电压Vout和电阻R6的一端。
本发明实施例中，P型MOSFET管Q1的型号为IRFR5305，VGS额定电压绝对值小于5V，其他符合此要求的PMOS管也可以使用。
锁定解锁单元包括NPN三极管Q2、电阻R3、电阻R6、电容C1和电容C2，NPN三极管Q2的集电极连接电阻R2的另一端和电容C1的一端，NPN三极管Q2的基极连接电容C2的一端和电阻R5的一端，NPN三极管Q2的发射极接地，电容C2的另一端连接电阻R3的一端和电阻R6的另一端，电阻R3的另一端连接电容C1的另一端。
本发明实施例中，NPN三极管Q2的型号为S8050(开启电压为0.7V)，在本实施例原理图中，Q2的基级电压为0.9V左右，其他符合开启电压小于0.9V的小功率三极管，都可以使用。
分压单元包括电阻R4，电阻R4的一端连接Vout，电阻R4的另一端连接电阻R5的一端和电容C2的一端，电阻R5的另一端接地；电阻R4和电阻R5串联，电阻R5用于给NPN三极管Q2的基极提供第二分压。
保护单元包括稳压管ZD1和电阻R7，稳压管ZD1的正极连接电阻R7的一端和电容C1的一端，稳压管ZD1的负极连接电容C1的另一端和高频窄脉冲的正输入端，电阻R7的另一端连接高频窄脉冲的负输入端；稳压管ZD1用于过压保护，防止噪声电压过大，损坏后级元器件，电阻R7用于限流。
本发明实施例采用的稳压管ZD1型号为IN4733，稳压值为5.1V，且稳压值小于电容C1的额定值，其他符合此要求的稳压管也可以选择。
本发明实施例电路的工作原理是：
当电路上电后，没有侦测到高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1的VGS未达到开启电压，P型MOSFET管Q1截止，NPN三极管Q2基极没有分压而截止，输出电压Vout输出低电平；
当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，电容C1瞬间导通，紧接着，C2也快速导通，电容C1和电容C2相当于一个导线，电源Vcc通过电阻R1、电阻R2、电容C1、电阻R3、电容C2、电阻R5通路导通，NPN三极管Q2的基极得到第一分压，NPN三极管Q2瞬间导通，此时，P型MOSFET管Q1的栅极电压变为0，P型MOSFET管Q1瞬间导通，输出电压Vout输出高电平，此时电阻R4和电阻R5并联，电阻R5为NPN三极管Q2的基极提供第二分压，NPN三极管Q2和P型MOSFET管Q1维持导通状态，输出电压Vout持续输出高电平，即第一高频窄脉冲信号被锁定；
当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，NPN三极管Q2基极的第二分压通过NPN三极管Q2集电极、电容C1、电阻R3和电容C2通路进行快速放电，NPN三极管Q2的基极电压降低瞬间截止，P型MOSFET管Q1的栅极电压恢复Vcc，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout持续输出低电平，即第一高频窄脉冲信号被解锁。
如图3所示，为本发明实施例所述方法流程图，具体包括：
当电路上电后且没有侦测到高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1和NPN三极管Q2截止，输出电压Vout输出低电平；
当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，第一高频窄脉冲信号被锁定；
当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，第一高频窄脉冲信号被解锁。
第一高频窄脉冲信号被锁定的过程为：
当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，电容C1瞬间导通，紧接着，C2也快速导通，电容C1和电容C2相当于一个导线，电源Vcc通过电阻R1、电阻R2、电容C1、电阻R3、电容C2、电阻R5通路导通，NPN三极管Q2的基极得到第一分压，NPN三极管Q2瞬间导通，此时，P型MOSFET管Q1的栅极电压变为0，P型MOSFET管Q1瞬间导通，输出电压Vout输出高电平，此时电阻R4和电阻R5并联，电阻R5为NPN三极管Q2的基极提供第二分压，NPN三极管Q2和P型MOSFET管Q1维持导通状态，输出电压Vout持续输出高电平。
第一高频窄脉冲信号被解锁的过程为：
当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，NPN三极管Q2基极的第二分压通过NPN三极管Q2集电极、电容C1、电阻R3和电容C2通路进行快速放电，NPN三极管Q2的基极电压降低瞬间截止，P型MOSFET管Q1的栅极电压恢复Vcc，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout持续输出低电平。
如果电路工作期间，侦测到多组高频窄脉冲信号，则会重复高频窄脉冲信号锁定、解锁的过程，直至电路停止工作。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高频窄脉冲检测锁定电路，其特征在于，所述电路包括控制单元、锁定解锁单元、分压单元和保护单元，所述控制单元连接锁定解锁单元和分压单元，所述保护单元连接锁定解锁单元；
所述控制单元用于所述电路侦测到第一高频窄脉冲信号时输出高电平，所述电路侦测到第二高频窄脉冲信号时输出低电平，
所述锁定解锁单元用于锁定第一高频窄脉冲信号或解锁第一高频窄脉冲信号，
所述分压单元用于给锁定解锁单元提供分压，
所述保护单元用于过压保护。
2.根据权利要求1所述的一种高频窄脉冲检测锁定电路，其特征在于，所述控制单元包括P型MOSFET管Q1、电阻R1和电阻R2,P型MOSFET管Q1的栅极连接电阻R1的一端和电阻R2的一端，P型MOSFET管Q1的源极连接电阻R1的另一端和Vcc，P型MOSFET管Q1的漏极连接输出电压Vout和电阻R6的一端；当电路上电后，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout输出低电平，当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1导通，输出电压Vout输出高电平，当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout输出低电平。
3.根据权利要求1所述的一种高频窄脉冲检测锁定电路，其特征在于，所述锁定解锁单元包括NPN三极管Q2、电阻R3、电阻R6、电容C1和电容C2，NPN三极管Q2的集电极连接电阻R2的另一端和电容C1的一端，NPN三极管Q2的基极连接电容C2的一端和电阻R5的一端，NPN三极管Q2的发射极接地，电容C2的另一端连接电阻R3的一端和电阻R6的另一端，电阻R3的另一端连接电容C1的另一端；
当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，Vcc通过电阻R1、电阻R2、电容C1、电阻R3、电容C2、电阻R5通路导通，NPN三极管Q2的基极得到第一分压，NPN三极管Q2导通，P型MOSFET管Q1的栅极电压降低，P型MOSFET管Q1导通，输出电压Vout输出高电平，所述分压单元给NPN三极管Q2的基极提供第二分压，NPN三极管Q2和P型MOSFET管Q1维持持续导通状态，输出电压Vout持续输出高电平，第一高频窄脉冲信号被锁定，
当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，NPN三极管Q2基极的第二分压通过NPN三极管Q2集电极、电容C1、电阻R3和电容C2通路进行放电，NPN三极管Q2的基极电压降低并截至，P型MOSFET管Q1的栅极电压恢复Vcc，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout输出低电平，第一高频窄脉冲信号被解锁。
4.根据权利要求1所述的一种高频窄脉冲检测锁定电路，其特征在于，所述分压单元包括电阻R4，电阻R4的一端连接Vout，电阻R4的另一端连接电阻R5的一端和电容C2的一端，电阻R5的另一端接地；电阻R4和电阻R5串联，电阻R5用于给NPN三极管Q2的基极提供第二分压。
5.根据权利要求1所述的一种高频窄脉冲检测锁定电路，其特征在于，所述保护单元包括稳压管ZD1和电阻R7，稳压管ZD1的正极连接电阻R7的一端和电容C1的一端，稳压管ZD1的负极连接电容C1的另一端和高频窄脉冲的正输入端，电阻R7的另一端连接高频窄脉冲的负输入端；稳压管ZD1用于过压保护，电阻R7用于限流。
6.一种高频窄脉冲检测锁定方法，基于权利要求1-5任一项所述的电路实现，其特征在于，所述方法包括：
当电路上电后且没有侦测到高频窄脉冲信号时，P型MOSFET管Q1和NPN三极管Q2截止，输出电压Vout输出低电平；
当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，第一高频窄脉冲信号被锁定；
当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，第一高频窄脉冲信号被解锁。
7.根据权利要求6所述的一种高频窄脉冲检测锁定方法，其特征在于，第一高频窄脉冲信号被锁定的过程为，当电路侦测到第一高频窄脉冲信号时，NPN三极管Q2的基极得到第一分压，NPN三极管Q2导通，P型MOSFET管Q1导通，输出电压Vout输出高电平，电阻R5为NPN三极管Q2的基极提供第二分压，NPN三极管Q2和P型MOSFET管Q1维持导通状态，输出电压Vout持续输出高电平。
8.根据权利要求6所述的一种高频窄脉冲检测锁定方法，其特征在于，第一高频窄脉冲信号被解锁的过程为，当电路侦测到第二高频窄脉冲信号时，NPN三极管Q2基极的第二分压通过NPN三极管Q2集电极、电容C1、电阻R3和电容C2通路进行快速放电，NPN三极管Q2截止，P型MOSFET管Q1截止，输出电压Vout持续输出低电平。
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