CN111162758A - 一种低抖动滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低抖动滤波器，包括：包括RC电路、比较器、加速处理模块，所述比较器与所述RC电路相连；输入信号经所述RC电路处理，得到充放电信号；所述充放电信号经比较器处理，得到输出信号；所述加速处理模块与所述RC电路的输入端相连，还与所述RC电路和所述比较器的连接点相连；所述加速处理模块，用于当检测到所述充放电信号的电平向所述输入信号的电平变化时，且使所述比较器的输出已经翻转时，将其快速拉到所述输入信号的电平。本发明通过将充放电信号的电平快速拉到输入信号的电平，可以降低滤波器的抖动噪声，提高了传输信号的准确性。

Description

一种低抖动滤波器

技术领域

本发明涉及信号传输领域，尤指一种低抖动滤波器。

背景技术

如图7所示，一个电阻R、一个电容C和一个反相器D组成普通的滤波器电路(其中，VSS表示地)。其可用于滤除数字干扰噪声，但存在一个比较大的缺点，该电路会产生很大的抖动噪声，同时也会导致输出信号的脉宽失真。

分析如下：

当RC电路充电时(假设从低电平开始充电)，A点的电压遵循充电公式：VA＝VDD*[1-exp(-t/(R*C))](VDD表示电源电平)。当RC电路放电时(假设从VDD开始放电)，A点的电压遵循放电公式：VA＝VDD*exp(-t/(R*C))，t为充电/放电时间。

根据以上公式，如图8所示，反相器的翻转点为VDD/2，当输入信号IN的脉冲宽度为t1(t1＝2*R*C)时，根据充电公式得到t4为R*C*ln2＝0.69*R*C，经t4，反相器发生翻转。当时间处在t1的末端时，得到A点的电压VA1＝VDD*0.86。

这时输入信号由高电平变成低电平，经过t5的时间，则A点的电压由0.86*VDD变成0.5*VDD，由公式0.86*VDD*exp(-t5/(R*C))＝0.5*VDD，得到t5＝0.54*R*C。

当输入信号宽度为t2(t2＝6*R*C)时，同理经过t4，反相器发生翻转。当时间处在t2的末端时，得到A点的电压VA2＝VDD*[1-exp(-t2/(RC))]＝VDD*0.9975≈VDD。

这时输入信号由高电平变成低电平，经过t4的时间，则A点的电压由VDD变成0.5*VDD。

从图8可知，与输入信号t1宽度的脉冲对应的输出信号的脉冲宽度为t6＝t1+t5-t4。理想情况，放电时间也是t4，但由于t5小于t4，所以输出信号t6宽度的脉冲的上升沿提前发生了，即发生了抖动。这也导致t6小于t1，输出信号的脉冲宽度变窄了，即输出信号的脉冲宽度发生了失真。

与输入信号t2宽度的脉冲对应的输出信号的脉冲宽度为t7＝t2+t4-t4＝t2，未发生抖动，输出信号的脉冲宽度也没有失真。

产生上述抖动的原因是由于输入信号的脉冲宽度t1偏小，A点的电压未达到高电平，导致放电时间t5小于t4，所以引入了抖动噪声。

图8仅是一种正向脉冲的脉宽不够宽引起的输出信号的脉宽产生抖动的问题。同理，负向脉冲的脉宽不够宽也会引起输出信号的脉宽产生抖动，原因是负向脉冲的脉宽不够宽使得A点的电压未达到低电平，导致脉冲的前后充放电时间不等，所以引入了抖动噪声。

如图9所示，当输入信号出现短脉冲干扰时，也会出现抖动问题。具体分析如下：

假设输入信号IN的第一个窄脉冲表示的是干扰信号，其宽度值为s1(其中s1的值小于0.5*R*C)。

A点电压随RC充电而变大，但是s1<0.5*R*C，故在s1的末端，A点的电压值仍然小于0.5*VDD，没有触发反相器翻转，所以输出信号OUT保持不变。

再经过s2的放电时间，A点电压开始变小，由于s2也较小，A点的电压值不能回到零。

当真正的信号输入时，A点从某一个电平开始上升，而非零电平开始上升，其到达0.5*VDD的时间s3要比从零电平到0.5*VDD的时间要小。

经过s4的时间，则A点的电压到达VDD，再经过t6时间从VDD下降到0.5VDD。

由于从零电平升到0.5*VDD的时间与从VDD下降到0.5VDD的时间是相等的，所以s3小于s6，这导致输出信号的下降沿相对理想情况提前发生了，即发生了抖动。s5＝s4+s6-s3>s4,故在干扰下，也导致输出信号的脉冲宽度不等于输入信号的脉冲宽度，引入了脉宽失真。

产生上述抖动的原因是由于输入信号存在正向窄脉冲干扰，正向窄脉冲干扰使得A点的电压未达到低电平，在下一次充电时，A点的电压不是从低电平开始，所以引入了抖动噪声。

图9仅是一种正向窄脉冲干扰引起的输出信号的脉宽产生抖动的问题。同理，负向窄脉冲干扰也会引起输出信号的脉宽产生抖动，原因是负向窄脉冲干扰使得A点的电压未达到高电平，在下一次放电时，A点的电压不是从高电平开始，所以引入了抖动噪声。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的至少部分不足，提供一种低抖动滤波器。

本发明提供的技术方案如下：

一种低抖动滤波器，包括：RC电路、比较器，所述比较器与所述RC电路相连；输入信号经所述RC电路处理，得到充放电信号；所述充放电信号经比较器处理，得到输出信号；其特征在于，还包括：加速处理模块；所述加速处理模块与所述RC电路的输入端相连，还与所述RC电路和所述比较器的连接点相连；所述加速处理模块，用于当检测到所述充放电信号的电平向所述输入信号的电平变化，且使所述比较器的输出已经翻转时，将其快速拉到所述输入信号的电平。

进一步地，所述加速处理模块包括：第一加速处理单元，用于当所述输入信号的电平为高电平，且检测到所述充放电信号的电平从低电平向高电平变化，且所述充放电信号的电平超过所述比较器的翻转电压时，将所述充放电信号的电平快速拉到高电平。

进一步地，所述加速处理模块还包括：第二加速处理单元，用于当所述输入信号的电平为低电平，且检测到所述充放电信号的电平从高电平向低电平变化，且所述充放电信号的电平低于所述比较器的翻转电压时，将所述充放电信号的电平快速拉到低电平。

进一步地，所述第一加速处理单元，进一步用于当检测到所述输入信号的电平从低电平向高电平变化，且所述充放电信号的电平属于高电平范围时，将所述充放电信号的电平快速拉到高电平。

进一步地，所述第二加速处理单元，进一步用于当检测到所述输入信号的电平从高电平向低电平变化，且所述充放电信号的电平属于低电平范围时，将所述充放电信号的电平快速拉到低电平。

进一步地，所述第一加速处理单元包括与非门、第一开关；所述与非门，用于对所述输入信号和所述充放电信号进行与非处理，得到第一开关信号；所述第一开关，与所述与非门相连，用于当所述第一开关信号有效时，所述第一开关导通，将所述充放电信号拉到电源电压。

进一步地，所述第一开关包括第二场效应管，所述第二场效应管的源极连接电源，栅极连接所述与非门，漏极连接所述RC电路的输出端。

进一步地，所述第二加速处理单元包括或非门、第二开关；所述或非门，用于对所述输入信号和所述充放电信号进行或非处理，得到第二开关信号；所述第二开关，与所述或非门相连，用于当所述第二开关信号有效时，所述第二开关导通，将所述充放电信号拉到地。

进一步地，所述第二开关包括第三场效应管，所述第三场效应管的源极连接地，栅极连接所述与非门，漏极连接所述RC电路的输出端。

进一步地，还包括第一反馈模块；所述第一反馈模块，与所述比较器的输出端相连，还与所述RC电路和所述比较器的连接点相连；所述第一反馈模块，用于当检测到所述输出信号的电平发生变化时，将所述充放电信号快速拉到所述输入信号的电平附近，以便加快所述输出信号的电平变化。

进一步地，所述第一反馈模块包括第五反相器、第二电容；所述第五反相器，与所述比较器的输出端相连；所述第二电容，与所述第五反相器相连，还与所述RC电路和所述比较器的连接点相连。

进一步地，还包括第一反相器、第零场效应管、第一场效应管；所述第零场效应管的漏极和所述第一场效应管的漏极共同连接到所述RC电路的输入端；所述第零场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极共同连接到所述第一反相器的输出端；所述第一反相器的输入端与所述加速处理模块相连。

通过本发明提供的一种低抖动滤波器，能够带来以下有益效果：

1、本发明在传统RC滤波电路上引入加速处理模块，当检测到充放电信号的电平向输入信号的电平变化，且使比较器的输出已经翻转时，将充放电信号的电平快速拉到输入信号的电平；这使本发明不仅得到和传统RC滤波电路一样的延时滤波，还降低了对输入信号的脉冲宽度的要求，减少了输入信号的脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声问题，同时也减少了输出信号的脉宽失真问题。

2、本发明不仅可以滤除窄脉冲，通过引入加速处理模块还可以快速地消除窄脉冲干扰信号对正常传输信号的影响，减少窄脉冲干扰引入的抖动噪声问题和输出信号的脉宽失真问题，进一步提高信号传输的准确性。

3、本发明通过引入第一反馈模块，当输出信号发生翻转时，第一反馈模块极快地把充放电信号的电平拉到输入信号附近，再通过加速处理模块，把充放电信号的电平快速拉到输入信号的电平；这进一步降低了对输入信号的脉冲宽度的要求，减少了输入信号的脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声问题和输出信号的脉宽失真问题。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种低抖动滤波器的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明的一种低抖动滤波器的一个实施例的结构图；

图2是本发明的一种低抖动滤波器的另一个实施例的结构图；

图3是本发明的一种低抖动滤波器的另一个实施例的电路图；

图4是图3中与非门的电路图；

图5是图3中或非门的电路图；

图6是图3中一种主要信号波形图；

图7是一种普通滤波器的电路原理图；

图8是图7所示滤波器中一种信号波形图；

图9是图7所示滤波器中另一种信号波形图；

附图标号说明：

10.RC电路，20.比较器，30.加速处理模块，31.第一加速处理单元，32.第二加速处理单元，40.第一反馈模块。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

另外，在本发明中出现的“高电平”即“电源电平”、VDD；“低电平”即“地”、VSS、GND。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，一种低抖动滤波器，包括：

RC电路10、比较器20、加速处理模块30；

比较器20与RC电路10相连；

加速处理模块30与RC电路10的输入端相连，还与RC电路10和比较器20的连接点相连；

输入信号IN经RC电路10处理，得到充放电信号A；

充放电信号A经比较器20处理，得到输出信号OUT；

加速处理模块30，用于当检测到充放电信号A的电平向输入信号IN的电平变化，且使比较器20的输出已经翻转时，将其快速拉到输入信号IN的电平。

具体地，RC电路10由第一电阻R和第一电容C组成，第一电阻的一端作为RC电路10的输入端，第一电阻的另一端与第一电容的一端相连，该连接点作为RC电路10的输出端，第一电容的另一端接地。将输入信号IN输入RC电路10，得到充放电信号A。

比较器20，可采用反相器，反相器的参考电压为VDD/2，若采用反相器，相当于将充放电信号A与反相器的参考电压比较，得到输出信号OUT；也可采用其他比较器，此处不做限制。

若没有加速处理模块30，RC电路10和比较器20构成了如图7所示的一种普通滤波器。由前述可知，这种普通滤波器在以下场景下存在抖动噪声大的问题：

当输入信号的脉冲宽度不够宽，比如，输入正向脉冲的脉宽小于6RC时，会导致充放电信号A在脉宽的末端的电压达不到VDD，从而导致对应的输出脉冲的宽度小于输入脉冲的宽度，产生了抖动噪声，即图8所示问题。

为了解决这个问题，引入加速处理模块30。当检测到充放电信号A的电平向输入信号IN的电平变化，且使比较器的输出已经翻转时，将充放电信号A的电平快速拉到输入信号IN的电平。当充放电信号A的电平在向输入信号IN的电平变化过程中达到并越过比较器的翻转电压时，会使比较器的输出发生翻转。

可选地，当输入信号的电平为高电平，且检测到充放电信号A的电平从低电平向高电平变化，且使比较器的输出发生了翻转时，将充放电信号A的电平快速拉到高电平。当充放电信号的电平从低电平向高电平变化，且充放电信号的电平高于比较器的翻转电压时，比较器的输出会发生翻转。相对传统的RC滤波电路，这可以使充放电信号A在到达比较器的翻转点后在更短的时间到达高电平，即输入信号的电平，从而解决输入正向脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声，即解决图8所示问题。

可选地，当输入信号的电平为低电平，且检测到充放电信号的电平从高电平向低电平变化，且使比较器的输出发生了翻转时，将充放电信号A的电平快速拉到低电平。当充放电信号的电平从高电平向低电平变化，且充放电信号的电平低于比较器的翻转电压时，比较器的输出会发生翻转。相对传统的RC滤波电路，这可以使充放电信号A在到达比较器的翻转点后在更短的时间到达低电平，即输入信号的电平，从而解决输入负向脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声。

当输入信号的脉冲宽度足够宽时，加速处理模块30对输出信号的脉冲宽度没有影响。

本实施例，通过加速处理模块30可以使充放电信号A在到达比较器的翻转点后快速地拉到输入信号的电平，从而降低了对输入信号的脉冲宽度的要求，减少了输入信号的脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声问题和输出信号的脉宽失真问题，提高了信号传输的准确性。

在本发明的另一个实施例中，如图2所示，一种低抖动滤波器，包括：

RC电路10、比较器20、第一加速处理单元31、第二加速处理单元32、第一反馈模块40；

比较器20与RC电路10相连；

第一加速处理单元31与RC电路10的输入端相连，还与RC电路10和比较器20的连接点相连；

第二加速处理单元32与RC电路10的输入端相连，还与RC电路10和比较器20的连接点相连；

第一反馈模块40与比较器20的输出端相连，还与RC电路10和比较器20的连接点相连。

输入信号IN经RC电路10处理，得到充放电信号A；

充放电信号A经比较器20处理，得到输出信号OUT；

第一加速处理单元31，用于当输入信号IN的电平为高电平，且检测到充放电信号A的电平从低电平向高电平变化，且充放电信号A的电平超过比较器20的翻转电压时，将充放电信号A的电平快速拉到高电平；以及，当检测到输入信号IN的电平从低电平向高电平变化，且充放电信号A的电平属于高电平范围时，将充放电信号A的电平快速拉到高电平。

第二加速处理单元32，用于当输入信号IN的电平为低电平，且检测到充放电信号A的电平从高电平向低电平变化，且充放电信号A的电平低于比较器20的翻转电压时，将充放电信号A的电平快速拉到低电平；以及，当检测到输入信号IN的电平从高电平向低电平变化，且充放电信号A的电平属于低电平范围时，将充放电信号A的电平快速拉到低电平。

第一反馈模块40，用于当检测到输出信号OUT的电平发生变化时，将充放电信号A快速拉到输入信号IN的电平附近，以便加快输出信号OUT的电平变化。

具体地，相对前一实施例，增加了第一反馈模块40，加速处理模块具体包括第一加速处理单元31和第二加速处理单元32。

可选地，第一加速处理单元31包括与非门、第一开关，第一开关的控制端与与非门的输出端相连，第一开关的第一端接电源，第二端接RC电路10的输出端。输入信号IN和充放电信号A分别连接到与非门的两个输入端。

对输入信号IN和充放电信号A进行与非处理，得到第一开关信号；当第一开关信号有效时，第一开关导通，将充放电信号A拉到电源电压。

与非门检测充放电信号A的电平变化。当输入信号IN的电平为高电平，且充放电信号A的电平从低电平向高电平变化时，第一开关信号也从高电平切换到低电平。高电平时，第一开关截止。低电平时，第一开关信号有效，第一开关导通，将充放电信号A拉到电源电压，从而将充放电信号A的电平快速拉到高电平。这降低了对输入信号的正向脉冲宽度的要求，减少了输入正向脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声问题。

与非门也检测输入信号IN的电平变化。当充放电信号A的电平不等于高电平，但属于高电平范围，且输入信号IN的电平从低电平切换到高电平时，第一开关信号也从高电平切换到低电平。高电平时，第一开关截止。低电平时，第一开关信号有效，第一开关导通，将充放电信号A拉到电源电压，从而将充放电信号A的电平快速拉到高电平。由于切换后输入信号IN的电平已变成高电平，所以相当于将充放电信号A的电平快速拉到输入信号IN的电平。

比如，以高电平为5v为例，假设对于与非门而言，2.5v及以上电平属于高电平，则高电平范围为2.5v及以上电平；如果充放电信号A的电平为2.5v，虽然其不等于5v，但属于高电平范围。如果充放电信号A的电平为1.5v，则不属于高电平范围，属于低电平范围。

通过检测输入信号IN的电平变化，第一加速处理单元31也解决了负向窄脉冲干扰信号引起的输出信号的脉宽抖动问题。

可选地，第二加速处理单元32包括或非门、第二开关；第二开关的控制端与或非门的输出端相连，第二开关的第一端接地，第二端接RC电路10的输出端。输入信号IN和充放电信号A分别连接到或非门的两个输入端。

对输入信号IN和充放电信号A进行或非处理，得到第二开关信号；当第二开关信号有效时，第二开关导通，将充放电信号A拉到地。

或非门检测充放电信号A的电平变化。当输入信号IN的电平为低电平，且充放电信号A的电平从高电平向低电平变化时，第二开关信号也从低电平切换到高电平。低电平时，第二开关截止。高电平时，第二开关信号有效，第二开关导通，将充放电信号A拉到地，从而将充放电信号A的电平快速拉到低电平。这降低了对输入信号的负向脉冲宽度的要求，减少了输入负向脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声问题。

或非门也检测输入信号IN的电平变化。当充放电信号A的电平不等于低电平，但属于低电平范围，且输入信号IN的电平从高电平切换到低电平时，第二开关信号也从低电平切换到高电平。低电平时，第二开关截止。高电平时，第二开关信号有效，第二开关导通，将充放电信号A拉到地，从而将充放电信号A的电平快速拉到低电平。由于切换后输入信号IN的电平已变成低电平，所以相当于将充放电信号A的电平快速拉到输入信号IN的电平。

可选地，第一反馈模块40包括第五反相器、第二电容；第五反相器的输入端与比较器的输出端相连，第五反相器的输出端与第二电容的一端相连，第二电容的另一端与RC电路10的输出端相连。

第一反馈模块40检测输出信号OUT的电平变化。当检测到输出信号OUT的电平从低电平向高电平变化(该变化是由于输入信号IN的电平从高电平切到低电平，触发充放电信号A从高电平向低电平变化，充放电信号A的变化触发比较器20的输出变化)时，第五反相器的输出也跟着变化，并通过第二电容与RC电路10中的第一电容的分压正反馈，将充放电信号A快速拉向低电平，即输入信号IN的电平附近，使得输出信号OUT的翻转加快。当检测到输出信号OUT的电平从高电平向低电平变化时，第五反相器的输出也跟着变化，并通过第二电容与RC电路10中的第一电容的分压正反馈，将充放电信号A快速拉向高电平，即输入信号IN的电平附近，使得输出信号OUT的翻转加快。

所以第一反馈模块40和第一加速处理单元31一起可以进一步提高RC电路的充电速度，减少到达高电平VDD的充电时间，从而进一步降低了对输入信号的正向脉冲宽度的要求，减少了输入正向脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声问题。

第一反馈模块40和第二加速处理单元32一起可以进一步提高RC电路的放电速度，减少到达低电平GND(或VSS)的放电时间，从而进一步降低了对输入信号的负向脉冲宽度的要求，减少了输入负向脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声问题。

本实施例，可滤除窄脉冲干扰，同时减小窄脉冲干扰引起的输出信号的脉宽抖动的概率，另外，通过增加第一反馈模块40可进一步加快传统RC电路的充放电速度，进一步减少由于输入信号的脉冲宽度不够宽引入的抖动噪声问题和输出信号的脉宽失真问题，从而提高了信号传输的准确性。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，一种低抖动滤波器，包括：

第一电阻R和第一电容C1、第二电容C2构成RC电路10；第四反相器I4构成比较器20；第二场效应管M2构成第一开关，与非门I2、第一开关构成第一加速处理单元31；第三场效应管M3构成第二开关，或非门I3、第二开关构成第二加速处理单元32；第五反相器I5、第二电容C2构成第一反馈模块40；第六反相器I6，第一反相器I1，第零场效应管M0，第一场效应管M1。其中，第二电容C2有两个作用，既参与RC电路10，又参与第一反馈模块40。

RC电路10包括：第一电阻的一端作为RC电路10的输入端，第一电阻R的另一端和第一电容C1的一端相连，该连接点作为RC电路10的输出端，第一电容的另一端接地。

第一加速处理单元31包括：与非门I2、第二场效应管M2；M2的栅极与与非门I2的输出端相连，M2的源级接电源(即VDD)，M2的漏极与RC电路10的输出端相连。非门I2的A输入端与第一反相器I1的输入端相连，B输入端与RC电路10的输出端相连。

第二加速处理单元32包括：或非门I3、第三场效应管M3；M3的栅极与与或非门I3的输出端相连，M3的源级接地(即VSS)，M3的漏极与RC电路10的输出端相连。或非门I3的A1输入端与第一反相器I1的输入端相连，B1输入端与RC电路10的输出端相连。

第一反馈模块40包括：第五反相器I5、第二电容C2；第五反相器I5的输入端与第四反相器I4的输出端相连；第五反相器I5的输出端与第二电容C2的一端相连；第二电容C2的另一端与RC电路10的输出端相连。

第六反相器I6与第四反相器I4的输出端相连。

第零场效应管M0的漏极和第一场效应管M1的漏极共同连接到RC电路10的输入端；第零场效应管M0的栅极与第一场效应管M1的栅极共同连接到第一反相器I1的输出端。

如图4所示，与非门I2包括M21～M24场效应管；M24的栅极与M21的栅极相连，M23的栅极与M22的栅极相连，M22的源极与M21的漏极相连，M24的漏极与M23的漏极共同连接到M22的漏极，M24的源极、M23的源极分别连接电源，M21的源极接地。

如图5所示，或非门I3包括M31～M34场效应管；M34的栅极与M31的栅极相连；M33的栅极与M32的栅极相连；M34的漏极与M33的源极相连；M31的漏极与M32的漏极共同连接到M33的漏极；M34的源极连接电源，M31的的源极和M32的源极接地。

具体地，如图3所示，信号D1N通过与非门I2和或非门I3分别控制M2和M3的状态，使得D3N_VSW达到稳定状态；同时信号D1N经过I1之后变成信号D2P，并通过PMOS管M0和NMOS管M1，变成信号D3N，信号D3N通过第一电阻R和第一电容C1对D3N_VSW慢速地充放电。

当信号D3N_VSW到达第四反相器I4的翻转点之后，信号D4P开始变化，进而导致信号D5N_1变化，并通过电容C2、C1的分压正反馈，使得信号D4P加快翻转，再通过I6输出。

当信号D3N_VSW的变化导致与非门I2或者或非门I3的变化，进而开启M2或者M3来加速信号D3N_VSW回到电源或者地。

当输入信号出现干扰时，例如，输入信号D1N为低电平，突然来一个正向窄脉冲，这时D3N_VSW开始变大，当窄脉宽结束时，D3N_VSW比第四反相器的翻转点要低，所以输出信号保持不变；此时输入信号恢复到低电平，则I3输出为高电平使得M3开启，快速把D3N_VSW拉到地，恢复到稳定状态，等待输入信号的变化。

当输入信号D1N为高电平，突然来一个负向窄脉冲时，这时D3N_VSW开始变小，等窄脉冲结束之后，此时输入信号恢复到高电平，则I2输出为低电平使得M2开启，快速把D3N_VSW拉到电源。

具体来说，如图6所示，

A，当输入信号D1N为一较宽脉冲时：

输入信号D1N从VDD变成0，再延时t2时间之后，D2P变成VDD，且ctrlp变成VDD，ctrln还是为0，断开M2和M3，再延时t3时间之后D3N信号由原来的VDD变成0，并开始通过第一电阻R对D3N_VSW点的总电容放电。经过时间t4之后，D3N_VSW信号的电压下降到V1，触发第四反相器I4的输出D4P由0变成VDD，D5N_1由VDD快速变成0，这个信号通过C2和C1的分压迅速把D3N_VSW的电压拉低。由于工艺的制造、电源电压的波动等原因会使得D3N_VSW信号不完全等于0，而在这之前，ctrln也变成VDD了，通过M3的放电把D3N_VSW信号拉到0，从而减少了抖动的产生。(若没有M3使得D3N_VSW快速拉到0，而此时输入信号若再次变化，则D3N_VSW会在上一时刻的电压值开始充放电，而不是0电平，输入信号的脉宽不同，可能导致D3N_VSW信号的初始值不一致，进而导致充放电到I4的翻转点所需的时间不同，从而引起系统性抖动噪声)。

同理，M2也起类似的作用。

当M0～M1电阻值相对于R很小时，这时电路的滤波脉宽的时间常数可以表示成：

τ＝R·C；

其中，C表示D3N_VSW看到的总电容，在本电路中为C1+C2+Cmos，Cmos根据I4的输入管子的输入电容、I2的B输入端的输入电容、I3的B1输入端的输入电容及M2和M3的漏极电容得到。

考虑I4的翻转点为0.5VDD，根据一阶RC建立方程得到

从上式得到，信号D3N_VSW的电平变化到翻转点的时间t为：t＝ln2·τ；

由于电路的上升沿和下降沿都要经过t时间的延时，故输出信号的脉宽没有失真。

B，当输入脉宽较窄时：

输入信号D1N从VDD变成0，再延时t2时间之后，D2P变成VDD，且ctrlp变成VDD，ctrln还是为0，断开M2和M3，再延时t3时间之后D3N信号由原来的VDD变成0，并开始通过第一电阻R对D3N_VSW点的总电容放电。经过时间t41之后，D3N_VSW信号的电压下降到V2(其中V1<V2)，这时输入信号D1N又由0变成VDD，由于这时的V2电压大于V1电压，其还是处于高电平的状态，而I2的两个VDD输入使得ctrlp变成0，使得D3N_VSW的电压由V2通过M2拉升到VDD，保证了下次电路开始翻转时，对D3N_VSW的起始点电压和电源电压保持一致。进而减小了抖动的噪声值。

本实施例，在简单的RC滤波器中加入了前馈电路和反馈电路，其中，前馈电路包括前馈电路1和2，第一加速处理单元的A支路(即D1N信号+与非门I2+M2)构成了前馈电路1，第二加速处理单元的A1支路(即D1N信号+或非门I3+M3)构成了前馈电路2；反馈电路包括快速正反馈电路和静态正反馈电路1、2，第一加速处理单元的B支路(即D3N_VSW信号+与非门I2+M2)构成了静态正反馈电路1，第二加速处理单元的B1支路(即D3N_VSW+或非门I3+M3)构成了静态正反馈电路2，第一反馈模块和I4构成了快速正反馈电路。

当输出信号的电平发生变化时，快速正反馈电路把D3N_VSW信号的电平快速拉到输入信号的电平附近，再通过较快速的静态正反馈电路1或2把D3N_VSW信号的电平直接拉到输入信号的电平值；这避免了因输入信号的脉宽不够宽，使D3N_VSW信号未达到输入信号的电平(电源或者地)而产生的输出信号的脉宽抖动问题。

本专利中的前馈通路，在正常传输信号时，输入信号变化时，前馈电路把反馈电路关闭，信号正常传输；而当输入信号出现干扰时，当干扰信号结束之后，前馈电路迅速把D3N_VSW信号拉到输入信号的电平，消除了干扰信号对输入信号的影响。

通过反馈电路，使得当比较器输出翻转时，D3N_VSW信号迅速拉到输入信号的电平附近，减小了后续电路的延时。本电路没有静态电流，具有低功耗的特点。故本实施例可以得到一个低抖动噪声、低脉宽失真、低延时，低功耗的滤波器。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种低抖动滤波器，包括RC电路、比较器，所述比较器与所述RC电路相连；输入信号经所述RC电路处理，得到充放电信号；所述充放电信号经比较器处理，得到输出信号；其特征在于，还包括：加速处理模块；

所述加速处理模块与所述RC电路的输入端相连，还与所述RC电路和所述比较器的连接点相连；

所述加速处理模块，用于当检测到所述充放电信号的电平向所述输入信号的电平变化，且使所述比较器的输出已经翻转时，将其快速拉到所述输入信号的电平。

2.根据权利要求1所述的低抖动滤波器，其特征在于，所述加速处理模块包括：

第一加速处理单元，用于当所述输入信号的电平为高电平，且检测到所述充放电信号的电平从低电平向高电平变化，且所述充放电信号的电平超过所述比较器的翻转电压时，将所述充放电信号的电平快速拉到高电平。

3.根据权利要求1所述的低抖动滤波器，其特征在于，所述加速处理模块还包括：

第二加速处理单元，用于当所述输入信号的电平为低电平，且检测到所述充放电信号的电平从高电平向低电平变化，且所述充放电信号的电平低于所述比较器的翻转电压时，将所述充放电信号的电平快速拉到低电平。

4.根据权利要求2所述的低抖动滤波器，其特征在于：

所述第一加速处理单元，进一步用于当检测到所述输入信号的电平从低电平向高电平变化，且所述充放电信号的电平属于高电平范围时，将所述充放电信号的电平快速拉到高电平。

5.根据权利要求3所述的低抖动滤波器，其特征在于：

所述第二加速处理单元，进一步用于当检测到所述输入信号的电平从高电平向低电平变化，且所述充放电信号的电平属于低电平范围时，将所述充放电信号的电平快速拉到低电平。

6.根据权利要求2所述的低抖动滤波器，其特征在于：

所述第一加速处理单元包括与非门、第一开关；

所述与非门，用于对所述输入信号和所述充放电信号进行与非处理，得到第一开关信号；

所述第一开关，与所述与非门相连，用于当所述第一开关信号有效时，所述第一开关导通，将所述充放电信号拉到电源电压。

7.根据权利要求6所述的低抖动滤波器，其特征在于：

所述第一开关包括第二场效应管，所述第二场效应管的源极连接电源，栅极连接所述与非门，漏极连接所述RC电路的输出端。

8.根据权利要求3所述的低抖动滤波器，其特征在于：

所述第二加速处理单元包括或非门、第二开关；

所述或非门，用于对所述输入信号和所述充放电信号进行或非处理，得到第二开关信号；

所述第二开关，与所述或非门相连，用于当所述第二开关信号有效时，所述第二开关导通，将所述充放电信号拉到地。

9.根据权利要求8所述的低抖动滤波器，其特征在于：

所述第二开关包括第三场效应管，所述第三场效应管的源极连接地，栅极连接所述与非门，漏极连接所述RC电路的输出端。

10.根据权利要求1所述的低抖动滤波器，其特征在于，还包括第一反馈模块；

所述第一反馈模块，与所述比较器的输出端相连，还与所述RC电路和所述比较器的连接点相连；

所述第一反馈模块，用于当检测到所述输出信号的电平发生变化时，将所述充放电信号快速拉到所述输入信号的电平附近，以便加快所述输出信号的电平变化。

11.根据权利要求1所述的低抖动滤波器，其特征在于：

所述第一反馈模块包括第五反相器、第二电容；

所述第五反相器，与所述比较器的输出端相连；

所述第二电容，与所述第五反相器相连，还与所述RC电路和所述比较器的连接点相连。

12.根据权利要求1所述的低抖动滤波器，其特征在于，还包括第一反相器、第零场效应管、第一场效应管；

所述第零场效应管的漏极和所述第一场效应管的漏极共同连接到所述RC电路的输入端；

所述第零场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极共同连接到所述第一反相器的输出端；

所述第一反相器的输入端与所述加速处理模块相连。

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