CN204906344U - 一种信号毛刺消除电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种信号毛刺消除电路，该电路包括：比较器单元、参考电压选择单元及毛刺消除单元；其中，比较器单元用于将接收的输入信号与参考电压进行比较，并将产生第一输出信号输出；参考电压选择单元用于接收输入的第一参考电压和第二参考电压，同时接收毛刺消除单元的第二输出信号，并将产生的参考电压输出；毛刺消除单元用于接收第一输出信号，并将产生的第二输出信号向外部输出，以及输出到参考电压选择单元。本实用新型提供的信号毛刺消除电路，能克服现有技术的不足，在减小面积的同时提高信号毛刺消除精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种对信号毛刺进行处理的技术，特别是一种信号毛刺消除电路。
背景技术
在一般的信号毛刺消除电路中，要想消除较宽的毛刺，就需要增大面积，且其消除效果严重依赖于输入信号的幅度和接收电路的电源电压。如通常使用的RC低通滤波器加施密特触发器的方式，只有增大RC的值，才能提高毛刺消除的宽度，但是增大RC的值会使面积增大。另外，由于施密特触发器的电压翻转特性，导致输入信号的幅度和施密特触发器的电源电压都能严重影响该电路的毛刺消除精度。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种信号毛刺消除的电路，可以克服现有技术的不足，在能够减小面积的同时提高信号毛刺消除精度。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种信号毛刺消除电路，该电路包括参考电压选择单元、比较器单元及毛刺消除单元；其中，
参考电压选择单元用于接收第一参考电压和第二参考电压，以及接收毛刺消除单元的第二输出信号；参考电压选择单元根据毛刺消除单元的第二输出信号确定第一参考电压或第二参考电压为参考电压，并输出；比较器单元用于接收输入信号和所述参考电压，并根据所述输入信号与参考电压产生第一输出信号，并输出；毛刺消除单元用于接收第一输出信号，并对第一输出信号进行消除毛刺处理产生第二输出信号，毛刺消除单元将产生的第二输出信号对外部输出，以及输出至参考电压选择单元。
优选地，比较器单元包括比较器和电流驱动器；其中，
比较器的正向输入端接收输入信号，比较器的负向输入端接收参考电压，比较器将输入信号的上升沿或下降沿与参考电压比较，输出比较结果；电流驱动器根据比较结果输出第一输出信号。
优选地，比较器单元包括负载，负载为电阻负载和/或二极管负载和/或电流镜负载。
优选地，比较器单元中电流驱动器的电流驱动输出方式为直接镜像负载电流输出、开关控制电流源输出和开关控制电流阱输出的一种或多种。
优选地，参考电压选择单元包括第一MOS管、第二MOS管和反相器；其中，
反相器的负向输出端与第一MOS管的栅极连接，反相器的正向输入端与第二MOS管的栅极连接，并接收第二输出信号；第一MOS管的源极接收第一参考电压,第二MOS管的源极接收第二参考电压,第一MOS管与第二MOS管的漏极连接，并根据第二输出信号的高低将第一参考电压或第二参考电压确定为参考电压，并输出。
优选地，参考电压选择单元中第一MOS管为NMOS管、PMOS管或互补开关管，以及第二MOS管为NMOS管、PMOS管或互补开关管
优选地，毛刺消除单元包括电容器、施密特触发器和反相器；其中，
电容器的正极与施密特触发器的输入端连接，并接收第一输出信号，电容的负极板接地，施密特触发器的输出端与反相器的输入端连接，反相器输出第二输出信号。
优选地，毛刺消除单元能够滤除所述比较器单元的第一输出信号中夹杂的毛刺噪声，并产生无毛刺的第二输出信号，且消除的信号毛刺宽度公式为：VTH*C1/IREF和(VDD-VTL)*C1/IREF；其中，VTH为施密特触发器的上升沿阈值电压，VDD为施密特触发器的电源电压，VTL为施密特触发器的下降沿阈值电压，C1为电容器的电容，IREF为第一输出信号(COUT)的电流值。
优选地，毛刺消除单元中电容器为MOS电容器、金属-绝缘体-金属电容器(MIM电容器)或复晶硅电容器(POLY电容器)。
优选地，毛刺消除单元包括电容，以及施密特触发器和/或反相器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
本实用新型中提供的信号毛刺消除电路，当输入信号的电源超过第一参考电压和第二参考电压确定的参考电压范围，都可以确保对输入信号的正常接收，解决了异电源间的信号接收问题，提高了接收电路的适用范围，且不受电源种类影响；保证比较器单元的正常工作，便能够精确滤除输入信号的毛刺，提高了毛刺消除精度，且不受电源种类影响；本实用新型电路通过调节电流的方式来调节需要滤除的毛刺脉宽，节省了芯片面积。
本实用新型提供的一种信号毛刺消除的电路，能克服现有技术的不足，在减小面积的同时提高信号毛刺消除精度。
附图说明
图1传统信号毛刺消除电路示意图；
图2传统信号毛刺消除电路的正常输入信号下的时序图；
图3传统信号毛刺消除电路的异电源输入信号下的时序图；
图4本实用新型实施例的电路结构示意图；
图5本实用新型实施例比较器单元的电路结构示意图；
图6本实用新型实施例参考电压选择单元的电路结构示意图；
图7本实用新型实施例毛刺消除单元的电路结构示意图；
图8本实用新型实施例正常输入信号下的时序图；
图9本实用新型实施例异电源输入信号下的时序图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为传统信号毛刺消除电路示意图，如图1所示，该电路包括电阻负载、电容器、施密特触发器和反相器。传统信号毛刺消除电路通过RC低通滤波器滤波加施密特触发器的方式，来实现对低于一定脉宽的毛刺噪声的滤除。
图2为传统信号毛刺消除电路的正常输入信号下的时序图，如图2所示，将滤波带宽设计为250nS，在正常情况下，传统电路可以将200nS脉宽的毛刺噪声滤除，而保留300nS脉宽的信号。
图3为传统信号毛刺消除电路的异电源输入信号下的时序图，如图3所示，如果改变输入信号VIN的幅度，传统信号毛刺消除电路会将正常的信号也一并滤掉。
图4为本实用新型实施例的电路结构示意图，如图4所示，本实施例的信号毛刺消除电路包括比较器单元01、参考电压选择单元02和毛刺消除单元03；其中，
比较器单元01用于接收输入信号VIN和参考电压选择单元02输出的参考电压VREF，并将产生第一输出信号COUT输出至毛刺消除单元03；参考电压选择单元02用于接收输入的第一参考电压VH和第二参考电压VL，同时接收毛刺消除单元03的第二输出信号VOUT，并将产生的参考电压VREF输出至比较器单元01；毛刺消除单元03用于接收比较器单元01输出的第一输出信号COUT，并将产生的去除毛刺的第二输出信号VOUT向外部输出，以及输出至参考电压选择单元。
图5为本实用新型实施例比较器单元的电路结构示意图，如图5所示，本实施例的信号毛刺消除电路中的比较器单元01包括比较器11和电流驱动器12；其中，
比较器11的正向输入端用于接收输入信号VIN，比较器11的负向输入端用于接收参考电压选择单元02输出的参考电压VREF，比较器11将输入信号VIN的上升沿或下降沿与参考电压VREF比较；电流驱动器12根据比较器11产生的比较结果，输出第一输出信号COUT至毛刺消除单元03。
在本实施例中，比较器单元01包括负载，负载为电阻负载和/或二极管负载和/或电流镜负载。
在本实施例中，比较器单元01中电流驱动器12的电流驱动输出的一种实施方式是直接镜像负载电流输出，另一种实施方式是开关控制电流源输出，又一种实施方式为开关控制电流阱输出。
图6为本实用新型实施例参考电压选择单元的电路结构示意图，如图6所示，本实施例的信号毛刺消除电路中的参考电压选择单元02包括第一MOS管22、第二MOS管23和反相器21；其中，
第一MOS管22的源极输入第一参考电压VH，第二MOS管23的源极输入第二参考电压VL，第一开MOS管22与第二MOS管23的漏极连接，并输出参考电压VREF至比较器单元01；反相器21的输入端与第一MOS管22的栅极连接，并接收毛刺消除单元03的第二输出信号VOUT，反相器21的输出端与第二MOS管23的栅极相连。
在本实施中，第一MOS管22为NMOS管、PMOS管或互补开关管，第二MOS管23为NMOS管、PMOS管或互补开关管。
图7为本实用新型实施例毛刺消除单元的电路结构示意图，如图7所示，本实施例的信号毛刺消除电路中的毛刺消除单元03包括电容器31、施密特触发器32和反相器33；其中，
电容器31的正极板与施密特触发器32的输入端连接，并接收比较器单元01的第一输出信号COUT，电容器31的负极板接地；施密特触发器32将产生的翻转输出至反相器33；反相器33接收施密特触发器32发送的翻转；将产生的第二输出信号VOUT向外部输出，以及将第二输出信号VOUT输出至参考电压选择单元02。
在本实施例中，毛刺消除单元03能够滤除所述比较器单元01的第一输出信号COUT中夹杂的毛刺噪声，产生无毛刺的第二输出信号VOUT，且消除的信号毛刺宽度的公式为：VTH*C1/IREF和(VDD-VTL)*C1/IREF；其中，VTH为施密特触发器32的上升沿阈值电压，VDD为施密特触发器32的电源电压，VTL为施密特触发器32的下降沿阈值电压，C1为电容器31的电容，IREF为第一输出信号COUT的电流值。
在本实施例中，毛刺消除单元03中的电容器31为MOS电容器、金属-绝缘体-金属电容器(MIM电容器)或复晶硅电容器(POLY电容器)。
在本实施例中，毛刺消除单元03包括电容器，以及施密特触发器和/或反相器。
依照图4-7所示，本实施例提供的信号毛刺消除电路根据输入信号的高低可以具体分为两种工作过程：
工作过程1：输入信号VIN为低
由于输入信号VIN为低，进而使比较器单元01的第一输出信号COUT为低，导致毛刺消除单元03的第二输出信号VOUT为低；电压选择单元02根据接收到的第二输出信号VOUT的高低选择将第一参考电压VH作为参考电压VREF输出，电压选择单元02将最终得到的参考电压VREF输出至比较器单元01；比较器单元01接收输入信号VIN以及接收电压选择单元02输出的参考电压VREF，同时比较器单元01检测输入信号VIN的上升沿，当检测到的上升沿高于参考电压VREF时，比较器11输出翻转至电流驱动器12；电流驱动器12根据接收到的信号输出上拉电流源IREF，并将IREF作为第一输出信号COUT输出至毛刺消除单元03；施密特触发器32输入端的电压值以IREF/C1(IREF为上拉电流源的电流值，C1为电容器31的电容)的速度不断升高，当施密特触发器32输入端的电压值升高到施密特触发器32的上升沿阈值VTH时，施密特触发器32的输出翻转，从而驱动第二输出信号VOUT变高；如果施密特触发器32输入端的电压值未升高到VTH，此时的输入信号VIN携带的高电平脉冲的就会被作为毛刺噪声而滤掉。则滤除带宽公式为：VTH*C1/IREF。
工作过程：输入信号VIN为高
由于输入信号VIN为高，进而使比较器单元01的第一输出信号COUT为高，导致毛刺消除电路03的第二输出信号VOUT为高；电压选择单元02根据接收到的第二输出信号VOUT的高低选择将第一参考电压VL作为参考电压VREF，电压选择单元02将最终得到的参考电压VREF输出至比较器单元01；比较器单元01接收输入信号VIN以及接收电压选择单元02输出的参考电压VREF，同时比较器单元01检测输入信号VIN的下降沿，当检测到的下降沿低于参考电压VREF时，比较器11输出翻转至电流驱动器12；电流驱动器12根据接收到的信号输出下拉电流阱IREF，并将IREF作为第一输出信号COUT输出至毛刺消除单元03；施密特触发器32输入端的电压值以IREF/C1(IREF为下拉电流阱的电流值，C1为电容31的容量)的速度不断下降，当施密特触发器32输入端的电压值下降到施密特触发器32的下降沿阈值VTL时，施密特触发器32的输出翻转，从而驱动第二输出信号VOUT变低；如果施密特触发器32输入端的电压值未下降到VTL，此时的输入信号VIN携带的低电平脉冲的就会被作为毛刺噪声而滤掉。则滤除带宽公式为：(VDD-VTL)*C1/IREF，其中，VDD为施密特触发器32的电源电压。
图8为本实用新型实施例正常输入信号下的时序图，如图8所示，将滤波带宽设计为250nS，本实用新型电路可以将200nS脉宽的毛刺噪声滤除，而保留300nS脉宽的信号。
图9为本实用新型实施例异电源输入信号下的时序图，如图9所示，改变输入信号VIN的幅度，本实用新型实施例的电路仍然能够准确地将200nS脉宽的毛刺噪声滤除，而保留300nS脉宽的信号。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种信号毛刺消除电路，其特征在于，包括：比较器单元(01)、参考电压选择单元(02)和毛刺消除单元(03)；其中，
所述参考电压选择单元(02)，用于接收第一参考电压(VH)和第二参考电压(VL)，以及接收所述毛刺消除单元(03)输出的第二输出信号(VOUT)；所述参考电压选择单元(02)根据所述毛刺消除单元(03)输出的第二输出信号(VOUT)确定所述第一参考电压(VH)或所述第二参考电压(VL)为参考电压(VREF)，并输出；
所述比较器单元(01)，用于接收输入信号(VIN)和所述参考电压(VREF)，并根据所述输入信号(VIN)及所述参考电压(VREF)产生第一输出信号(COUT)，并输出；
所述毛刺消除单元(03)，用于接收所述第一输出信号(COUT)，并对所述第一输出信号(COUT)进行消除毛刺处理，产生第二输出信号(VOUT)；所述毛刺消除单元(03)将所述第二输出信号(VOUT)输出到外部，以及输出到所述参考电压选择单元(02)。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较器单元(01)包括比较器(11)和电流驱动器(12)；其中，
所述比较器(11)的正向输入端接收所述输入信号(VIN)，所述比较器(11)的负向输入端接收所述参考电压(VREF)，所述比较器(11)将所述输入信号(VIN)的上升沿或下降沿与所述参考电压(VREF)比较，并输出比较结果；所述电流驱动器(12)根据所述比较结果输出所述第一输出信号(COUT)。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述参考电压选择单元(02)包括反相器(21)、第一MOS管(22)和第二MOS管(23)；其中，
所述反相器(21)的负向输出端与所述第一MOS管(22)的栅极连接，所述反相器(21)的正向输入端与所述第二MOS管(23)的栅极连接，并接收所述第二输出信号(VOUT)；
所述第一MOS管(22)的源极接收第一参考电压(VH),所述第二MOS管(23)的源极接收第二参考电压(VL),所述第一MOS管(22)与第二MOS管(23)的漏极连接，并根据所述第二输出信号(VOUT)的高低将所述第一参考电压(VH)或所述第二参考电压(VL)确定为所述参考电压(VREF)，并输出。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述毛刺消除单元(03)包括电容器(31)、施密特触发器(32)和反相器(33)；其中，
所述电容器(31)的正极与所述施密特触发器(32)的输入端连接，并接收第一输出信号(COUT)，所述施密特触发器(32)的输出端与所述反相器(33)的输入端连接，所述反相器(33)输出所述第二输出信号(VOUT)。
5.根据权利要求4所述电路，其特征在于，所述毛刺消除单元(03)消除信号毛刺宽度可以通过公式计算，具体公式为：VTH*C1/IREF和(VDD-VTL)*C1/IREF；其中，VTH为所述施密特触发器(32)的上升沿阈值电压，VDD为施密特触发器(32)的电源电压，VTL为所述施密特触发器(32)的下降沿阈值电压，C1为所述电容器(31)的电容，IREF为所述第一输出信号(COUT)的电流值。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较器单元(01)包括负载，所述负载为电阻负载、二极管负载和电流镜负载的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述比较器单元(01)中所述电流驱动器(12)的电流驱动输出方式为直接镜像负载电流输出、开关控制电流源输出和开关控制电流阱输出的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述参考电压选择单元(02)中的第一MOS管(22)为NMOS管、PMOS管或互补开关管，以及第二MOS管(23)为NMOS管、PMOS管或互补开关管。
9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述毛刺消除单元(03)中的电容器(31)为MOS电容器、金属-绝缘体-金属电容器(MIM电容器)或复晶硅电容器(POLY电容器)。
10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述毛刺消除单元(03)包括电容，以及施密特触发器和/或反相器。
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