CN115166377A - 信号检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号检测电路。所述信号检测电路包括第一电容和第一检测点，所述信号检测电路基于输入信号提升所述第一电容的电压；所述第一电容的电压大于0V时，所述第一电容放电；当所述第一电容的电压大于第一预设电压时，所述第一检测点工作于第一状态，当所述第一电容的电压小于所述第一预设电压时，所述第一检测点工作于第二状态。如此配置，利用电容对时间短、幅值小的信号进行转化，基于电容的放电的时长来生成输出信号，使得后续电路能够判断识别小信号是否存在，解决了技术中存在的小信号难以感知的问题。

Description

信号检测电路

技术领域

本发明涉及信号检测领域，特别涉及一种信号检测电路。

背景技术

小信号检测一直是信号检测领域的一个重大难题，这类信号通常持续时间短，幅值低，稍纵即逝，很难被ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)检测到，但在一些特定场景下，人们又需要知道回路中是否存在这样的微小信号，因此，如何对小信号进行放大，以便于ADC感知到，是一个非常重要的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种信号检测电路，以解决现有技术中存在的小信号难以感知的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种信号检测电路，所述信号检测电路用于与一信号处理电路配合工作，所述信号检测电路用于接收第一脉宽的信号并向所述信号处理电路输出第二脉宽的信号，所述第一脉宽小于所述信号处理电路的最小响应时长，所述第二脉宽大于所述信号处理电路的最小响应时长。

所述信号检测电路包括第一电容和第一检测点，所述信号检测电路基于输入信号提升所述第一电容的电压；所述第一电容的电压大于0V时，所述第一电容放电；当所述第一电容的电压大于第一预设电压时，所述第一检测点工作于第一状态，当所述第一电容的电压小于所述第一预设电压时，所述第一检测点工作于第二状态。

所述信号检测电路基于所述第一检测点的工作状态生成输出信号。

可选的，所述信号检测电路还包括第二电容和第二检测点，当所述第一检测点工作于所述第一状态时，所述第二电容的电压降低到0V；当所述第二电容的电压小于第二预设电压时，所述第二电容充电；当所述第二电容的电压大于第三预设电压时，所述第二检测点的电平为第一电平，当所述第二电容的电压小于所述第三预设电压时，所述第二检测点的电平为第二电平；所述第一电平和所述第二电平相反。

所述第二检测点被配置为所述信号检测电路的输出端，或者，所述信号检测电路基于所述第二检测点的电平生成输出信号。

可选的，所述信号检测电路还包括输入信号放大模块，所述输入信号放大模块用于放大输入信号以驱使所述第一电容的电压提升。

可选的，所述信号检测电路还包括输入信号放大模块，所述输入信号放大模块用于放大输入信号以驱使所述第一电容的电压提升。

所述输入信号放大模块包括第一开关元件、第二开关元件、第一电阻和第二电阻，其中：

所述第一开关元件被配置为，当所述第一开关元件的控制端接收到高电平时，所述第一开关元件导通，当所述第一开关元件的控制端接收到低电平时，所述第一开关元件关断。

所述第二开关元件被配置为，当所述第二开关元件的控制端接收到低电平时，所述第二开关元件导通，当所述第二开关元件的控制端接收到高电平时，所述第二开关元件关断。

所述第一开关元件的控制端被配置为所述输入信号放大模块的输入端；所述第一开关元件的第一连接端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一开关元件的第二连接端用于接地，所述第一电阻的第二端用于连接电源。

所述第二开关元件的控制端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二开关元件的第一连接端用于连接电源，所述第二开关元件的第二连接端与所述第一电容的第一端连接。

所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第二端连接，所述第二电阻的第二端用于接地。

可选的，所述信号检测电路还包括第三开关元件和第三电阻，其中：

所述第三开关元件的工作逻辑与所述第一开关元件的工作逻辑相同，所述第三开关元件的控制端与所述第一电容的第一端连接，所述第三开关元件的第一连接端与所述第三电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端用于连接电源。

所述第三开关元件的第一连接端被配置为所述第一检测点，所述第一检测点与地连通被配置为所述第一工作状态，所述第一检测点与地断开被配置为所述第二工作状态，所述第三开关元件的开启电压被配置为所述第一预设电压。

可选的，所述信号检测电路还包括第四开关元件，其中：

所述第四开关元件的工作逻辑与所述第二开关元件的工作逻辑相同；所述第四开关元件的第一连接端用于连接电源，所述第四开关元件的第二连接端被配置为所述第二检测点，所述第四开关元件的控制端与所述第三电阻的第一端连接。

所述第三电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端用于接地。

所述电源的电压被配置为所述第二预设电压，所述第四开关元件的开启电压被配置为所述第三预设电压，低电平被配置为所述第一电平，高电平被配置为所述第二电平。

可选的，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件为MOS管、晶体管、晶闸管、IGBT及逻辑器件中的至少一者。

可选的，所述第一开关元件和所述第三开关元件为NMOS管，所述第二开关元件和所述第四开关元件为PMOS管。

与现有技术相比，本发明提供的一种信号检测电路中，所述信号检测电路包括第一电容和第一检测点，所述信号检测电路基于输入信号提升所述第一电容的电压；所述第一电容的电压大于0V时，所述第一电容放电；当所述第一电容的电压大于第一预设电压时，所述第一检测点工作于第一状态，当所述第一电容的电压小于所述第一预设电压时，所述第一检测点工作于第二状态。如此配置，利用电容对时间短、幅值小的信号进行转化，基于电容的放电的时长来生成输出信号，使得后续电路能够判断识别小信号是否存在，解决了技术中存在的小信号难以感知的问题。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例的信号检测电路的电路图；

图2是本发明一实施例的信号检测电路的关键节点的波形图。

附图中：

100-输入信号放大模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种信号检测电路，以解决现有技术中存在的小信号难以感知的问题。

以下参考附图进行描述。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种信号检测电路，所述信号检测电路用于与一信号处理电路配合工作，所述信号检测电路用于接收第一脉宽的信号并向所述信号处理电路输出第二脉宽的信号，所述第一脉宽小于所述信号处理电路的最小响应时长，所述第二脉宽大于所述信号处理电路的最小响应时长。

所述信号处理电路应当广义理解，凡是能够针对所述第二脉宽的信号进行响应并执行动作的，都应当理解为信号处理电路。所述最小响应时长是指，当信号持续时长小于该时长时，所述信号处理电路无法动作，而当信号持续时长大于该时长时，所述信号处理电路能够动作。例如，当所述信号处理电路为ADC时，所述最小响应时长为ADC的采样周期。

所述信号检测电路包括第一电容C1和第一检测点，所述信号检测电路基于输入信号提升所述第一电容C1的电压；所述第一电容的电压大于0V时，所述第一电容放电。可以理解的，0V是指一种基准值，在不同的实施例中，可以选择不同的电压值作为0V。当所述第一电容C1的电压大于第一预设电压时，所述第一检测点工作于第一状态，当所述第一电容C1的电压小于所述第一预设电压时，所述第一检测点工作于第二状态。所述第一状态和所述第二状态应该理解为两种具有明显区别的工作状态，例如是：高电平和低电平，电路导通和关闭，电流大于某个值和小于某个值等。只要是能够驱使至少一种电气元件做出不同响应的两种状态，就应当视为所描述的所述第一状态和所述第二状态。

所述信号检测电路基于所述第一检测点的工作状态生成输出信号。

请参考图1，在图1所示的实施例中，所述第一检测点为图中的E点，所述第一状态即E点为接地状态，所述第二状态即E点为断开接地的状态。图1中实施例的所有元件及工作原理在后文中进行介绍。

进一步地，为了保证后续信号的持续时长，所述第一电压的放电速率较为缓慢。如此配置，可以保持较长的放电时间，从而拉长输出信号的持续时长。

进一步地，所述信号检测电路还包括第二电容C2和第二检测点，当所述第一检测点工作于所述第一状态时，所述第二电容C2的电压降低到0V；此处的0V也可以根据实际需要进行选择，并且可与所述第一电容C1的0V不同。当所述第二电容C2的电压小于第二预设电压时，所述第二电容C2充电。当所述第二电容C2的电压大于第三预设电压时，所述第二检测点的电平为第一电平(在本实施例中，为低电平)，当所述第二电容C2的电压小于所述第三预设电压时，所述第二检测点的电平为第二电平；所述第一电平和所述第二电平相反。

在本实施例中，所述第二检测点被配置为所述信号检测电路的输出端；在其他的实施例中，也可以在所述第二检测点之后设置其他的逻辑电路对最终的输出信号做进一步的处理，即，所述信号检测电路基于所述第二检测点的电平生成输出信号。

为了进一步增加输出信号的时长，所述第二电容C2的充电速率较为缓慢。如此配置，可以保持较长的充电时间，从而拉长输出信号的持续时长。

如图1所示，所述信号检测电路还包括输入信号放大模块100，所述输入信号放大模块100用于放大输入信号以驱使所述第一电容C1的电压提升。

所述输入信号放大模块100包括第一开关元件T1、第二开关元件T2、第一电阻R1和第二电阻R2。

其中：所述第一开关元件T1被配置为，当所述第一开关元件T1的控制端接收到高电平时，所述第一开关元件T1导通，当所述第一开关元件T1的控制端接收到低电平时，所述第一开关元件T1关断。当所述第一开关元件T1的控制端的电平介于高低电平之间时，根据所述第一开关元件T1的开启电压决定其具体的开断状态。

所述第二开关元件T2被配置为，当所述第二开关元件T2的控制端接收到低电平时，所述第二开关元件T2导通，当所述第二开关元件T2的控制端接收到高电平时，所述第二开关元件T2关断。当所述第二开关元件T2的控制端的电平介于高低电平之间时，根据所述第二开关元件T2的开启电压决定其具体的开断状态。

所述第一开关元件T1的控制端被配置为所述输入信号放大模块100的输入端；所述第一开关元件T1的第一连接端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一开关元件T1的第二连接端用于接地，所述第一电阻R1的第二端用于连接电源。

所述第二开关元件T2的控制端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第二开关元件T2的第一连接端用于连接电源Battery，所述第二开关元件T2的第二连接端与所述第一电容C1的第一端连接。

所述第二电阻R2的第一端与所述第一电容C2的第二端连接，所述第二电阻R2的第二端用于接地。

设input端输入一个幅值为V0，脉宽为t0的窄脉冲，该脉冲持续时间短于ADC的采样周期，以至于ADC无法检测到。

但是，由于V0大于所述第一开关元件T1的开启电压，因此，当脉冲输入时，T1导通，B点电压通过T1被拉低，即T2的控制端为低电平，T2导通，此时可以在C点检测到一个幅值为Battery，脉宽为t0(t0的长度可以参考图2进行理解)的脉冲信号，即输入信号在C点，经过了第一次幅值上的放大。

随后，C点的脉冲，通过所述第一电容C1，电阻R2的路径进行放电，放电时间由C1，R2的值决定，此时，可以在D点检测到一个最大电压为battery，脉宽约为3*R2*C1的脉冲信号。即输入信号在D点经过了第一次时间上的放大。

进一步地，所述信号检测电路还包括第三开关元件T3和第三电阻R3。

其中：所述第三开关元件T3的工作逻辑与所述第一开关元件T1的工作逻辑相同，所述第三开关元件T3的控制端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第三开关元件T3的第一连接端与所述第三电阻R3的第二端连接，所述第三电阻R3的第二端用于连接电源Battery。

所述第三开关元件T3的第一连接端被配置为所述第一检测点(即图中的E点)，所述第一检测点与地连通被配置为所述第一工作状态，所述第一检测点与地断开被配置为所述第二工作状态，所述第三开关元件T3的开启电压Von3被配置为所述第一预设电压。

通过所述第三开关元件T3可用于实现所述第一检测点在所述第一状态和所述第二状态之间的切换。

所述信号检测电路还包括第四开关元件T4。

其中：所述第四开关元件T4的工作逻辑与所述第二开关元件T2的工作逻辑相同；所述第四开关元件T4的第一连接端用于连接电源Battery，所述第四开关元件T4的第二连接端被配置为所述第二检测点(即图中F点)，所述第四开关元件T4的控制端与所述第三电阻R3的第一端连接。

所述第三电阻R3的第二端与所述第二电容C2的第一端连接，所述第二电容C2的第二端用于接地。

所述电源Battery的电压被配置为所述第二预设电压。所述第四开关元件T4的开启电压Von4被配置为所述第三预设电压。低电平被配置为所述第一电平，高电平被配置为所述第二电平。

D点的脉宽在0到t1(t1的位置可以参考图2进行理解)时间内，幅值大于T3的开启电压，所以T3导通，E点电压被拉低，所述第二电容C2上的电荷，通过T3迅速放电。D点脉冲幅值降到T3的开启电压以下之后，即t1之后，T3关断，所述电源battery通过R3、C2的路径向所述第二电容C2充电，充电时间取决于R3、C2的值，约为3*R3*C2。此时我们可以在E点检测到一个最高电压为Battery，最低电压为0V脉宽为t1+t2的向下的脉冲。输入信号在E点经过了第二次时间上的放大。

在0到t’(t’的位置可以参考图2进行理解)时间段内，T4导通，此时可以在F点检测到一个最高电压为Battery、最低电压为0V、脉宽为t’的向上的脉冲。

即输入信号为幅值为V0、脉宽为t0的窄脉冲小信号，经过一次幅值上的放大，两次时间上的放大，可以在F点得到一个幅值为Battery、脉宽为t’的信号，该信号幅值足够大，持续时间足够长，可以被ADC检测到，进而得知整个系统中输入了一个窄脉冲小信号。

也就是说，所述信号检测电路用于接收所述第一脉宽以及第一幅值的输入信号并向所述信号处理电路输出第二脉宽的信号。

所述第一脉宽小于所述信号处理电路的最小响应时长，所述第二脉宽大于所述信号处理电路的最小响应时长；和/或，所述第一幅值小于所述信号处理电路的最小响应幅值，所述第二幅值大于所述信号处理电路的最小响应幅值。

在本实施例中，所述第一开关元件和所述第三开关元件为NMOS管，所述第二开关元件和所述第四开关元件为PMOS管。在其他的实施例中，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件可以是MOS管、晶体管、晶闸管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)及逻辑器件中的至少一者。并且，上述四个开关元件的类型可以不同。

请参考图2，图2示出了信号检测电路的关键节点的波形图。关键节点分别为A～F，其具体位置已经在图1中进行了标记。可以理解的，虽然图2中未示出坐标系，但是图2中纵向表示电压值，横向表示时间。具体的电压值和时间值并不影响本申请所要描述的内容，因此省略了坐标系，以便于更直观地理解。

从图2可以看出，各节点的波形均符合设计预期，能够解决小信号难以感知的问题。

综上所述，本实施例提供了一种信号检测电路。所述信号检测电路包括第一电容和第一检测点，所述信号检测电路基于输入信号提升所述第一电容的电压；所述第一电容的电压大于0V时，所述第一电容放电；当所述第一电容的电压大于第一预设电压时，所述第一检测点工作于第一状态，当所述第一电容的电压小于所述第一预设电压时，所述第一检测点工作于第二状态。如此配置，利用电容对时间短、幅值小的信号进行转化，基于所述电容的放电的时长来生成输出信号，使得后续电路能够判断识别小信号是否存在，解决了技术中存在的小信号难以感知的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种信号检测电路，其特征在于，所述信号检测电路用于与一信号处理电路配合工作，所述信号检测电路用于接收第一脉宽的信号并向所述信号处理电路输出第二脉宽的信号，所述第一脉宽小于所述信号处理电路的最小响应时长，所述第二脉宽大于所述信号处理电路的最小响应时长；

所述信号检测电路包括第一电容和第一检测点，所述信号检测电路基于输入信号提升所述第一电容的电压；所述第一电容的电压大于0V时，所述第一电容放电；当所述第一电容的电压大于第一预设电压时，所述第一检测点工作于第一状态，当所述第一电容的电压小于所述第一预设电压时，所述第一检测点工作于第二状态；

所述信号检测电路基于所述第一检测点的工作状态生成输出信号。

2.根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述信号检测电路还包括第二电容和第二检测点，当所述第一检测点工作于所述第一状态时，所述第二电容的电压降低到0V；当所述第二电容的电压小于第二预设电压时，所述第二电容充电；当所述第二电容的电压大于第三预设电压时，所述第二检测点的电平为第一电平，当所述第二电容的电压小于所述第三预设电压时，所述第二检测点的电平为第二电平；所述第一电平和所述第二电平相反；

所述第二检测点被配置为所述信号检测电路的输出端，或者，所述信号检测电路基于所述第二检测点的电平生成输出信号。

3.根据权利要求1或者2所述的信号检测电路，其特征在于，所述信号检测电路还包括输入信号放大模块，所述输入信号放大模块用于放大输入信号以驱使所述第一电容的电压提升。

4.根据权利要求2所述的信号检测电路，其特征在于，所述信号检测电路还包括输入信号放大模块，所述输入信号放大模块用于放大输入信号以驱使所述第一电容的电压提升；

所述输入信号放大模块包括第一开关元件、第二开关元件、第一电阻和第二电阻，其中：

所述第一开关元件被配置为，当所述第一开关元件的控制端接收到高电平时，所述第一开关元件导通，当所述第一开关元件的控制端接收到低电平时，所述第一开关元件关断；

所述第二开关元件被配置为，当所述第二开关元件的控制端接收到低电平时，所述第二开关元件导通，当所述第二开关元件的控制端接收到高电平时，所述第二开关元件关断；

所述第一开关元件的控制端被配置为所述输入信号放大模块的输入端；所述第一开关元件的第一连接端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一开关元件的第二连接端用于接地，所述第一电阻的第二端用于连接电源；

所述第二开关元件的控制端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二开关元件的第一连接端用于连接电源，所述第二开关元件的第二连接端与所述第一电容的第一端连接；

所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第二端连接，所述第二电阻的第二端用于接地。

5.根据权利要求4所述的信号检测电路，其特征在于，所述信号检测电路还包括第三开关元件和第三电阻，其中：

所述第三开关元件的工作逻辑与所述第一开关元件的工作逻辑相同，所述第三开关元件的控制端与所述第一电容的第一端连接，所述第三开关元件的第一连接端与所述第三电阻的第二端连接，所述第三电阻的第二端用于连接电源；

所述第三开关元件的第一连接端被配置为所述第一检测点，所述第一检测点与地连通被配置为所述第一工作状态，所述第一检测点与地断开被配置为所述第二工作状态，所述第三开关元件的开启电压被配置为所述第一预设电压。

6.根据权利要求5所述的信号检测电路，其特征在于，所述信号检测电路还包括第四开关元件，其中：

所述第四开关元件的工作逻辑与所述第二开关元件的工作逻辑相同；所述第四开关元件的第一连接端用于连接电源，所述第四开关元件的第二连接端被配置为所述第二检测点，所述第四开关元件的控制端与所述第三电阻的第一端连接；

所述第三电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端用于接地；

所述电源的电压被配置为所述第二预设电压，所述第四开关元件的开启电压被配置为所述第三预设电压，低电平被配置为所述第一电平，高电平被配置为所述第二电平。

7.根据权利要求6所述的信号检测电路，其特征在于，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件为MOS管、晶体管、晶闸管、IGBT及逻辑器件中的至少一者。

8.根据权利要求6所述的信号检测电路，其特征在于，所述第一开关元件和所述第三开关元件为NMOS管，所述第二开关元件和所述第四开关元件为PMOS管。

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