CN208459549U - 一种基于比较器的侦测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于比较器的侦测装置，该侦测装置用于侦测服务器内时钟或方波信号的输出异常，该侦测装置包括：依次电连接的滤波电路、比较器电路和中断侦测器件。其中滤波电路为RC滤波电路，比较器电路为包括设置有一个固定输入端的两个比较放大器。通过本申请中的侦测装置，能够有效侦测板载时钟与方波信号的无输出、常高电平、电压幅值异常以及占空比恶化等常见故障。而且本申请中的侦测装置，主要包括滤波电路和比较器电路，其电路结构简单，便于推广和使用。

Description

一种基于比较器的侦测装置

技术领域

本申请涉及服务器信号检测技术领域，特别是涉及一种基于比较器的侦测装置。

背景技术

时钟信号或方波信号，是设置于电子设备与硬件电路中最常见的一种周期性信号。为精确掌握这些时钟信号或方波信号的输出特性，通常采用独立的专业信号测量设备，对时钟信号或方波信号进行测量。然而，当时钟信号或方波信号应用于服务器中时，由于服务器板卡内无法集成这些专业信号测量设备，导致无法采用独立的专业信号测量设备对服务器中的时钟信号或方波信号进行测量。因此，如何对服务器中时钟或方波信号输出异常进行检测，是个重要问题。

目前，当服务器中设备内部时钟出现异常时，并没有专门的时钟或方波异常侦测设备，且服务器内部没有独立的时钟侦测电路。目前通常采用的检测方法是：设备发生故障后，进行维修定位，根据故障定位结果，判断是否为时钟或方波异常。

然而，目前对时钟或方波信号输出异常的检测方法，无法及时检测到时钟或方波信号的异常状态，属于事后检测判断，起到事前告警的作用。

实用新型内容

本申请提供了一种基于比较器的侦测装置，以解决现有技术中的检测方法滞后，无法及时检测到时钟或方波信号的异常状态的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种基于比较器的侦测装置，所述侦测装置用于侦测服务器内时钟或方波信号的输出异常，所述侦测装置包括：依次电连接的滤波电路、比较器电路和中断侦测器件。

可选地，所述滤波电路为RC滤波电路，所述RC滤波电路包括一电阻和一电容，所述电阻的一端与时钟或方波信号连接，所述电阻的另一端分别与比较器电路和所述电容连接。

可选地，所述比较器电路包括设置有一个固定输入端的第一比较放大器和第二比较放大器，其中，所述第一比较放大器的固定输入端为正输入端，且第一比较放大器正输入端的门槛电压为Vth1，所述第二比较放大器的固定输入端为负输入端，且第二比较放大器负输入端的门槛电压为Vth2，第一比较放大器的负输入端以及第二比较放大器的正输入端与所述滤波电路的输出端连接，第一比较放大器的输出端以及第二比较放大器的输出端通过与门与所述中断侦测器件连接。

可选地，当所述侦测装置用于侦测服务器内时钟信号的输出异常时，门槛电压Vth1＞0.5*(V1+V2)，门槛电压Vth2＜0.5*(V1+V2)，其中V1为时钟信号的最小正常输入电压，V2为时钟信号的最大正常输入电压。

可选地，所述门槛电压Vth1＝V1+0.7*(V2-V1)，所述门槛电压Vth2＝V1+0.3*(V2-V1)。

可选地，当所述侦测装置用于侦测服务器内方波信号的输出异常时，门槛电压Vth1＞V1+Dr*(V2-V1)，门槛电压Vth2＜V1+Dr*(V2-V1)，其中V1为时钟信号的最小正常输入电压，V2为时钟信号的最大正常输入电压，Dr为方波信号的占空比。

可选地，所述中断侦测器件包括CPU的GPIO或CPU的中断管脚。

可选地，所述侦测装置中还设置有时刻缓冲器，所述时刻缓冲器的输入端与时钟或方波信号连接，所述时刻缓冲器的输出端与滤波电路连接。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供一种基于比较器的侦测装置，用于侦测服务器内时钟或方波信号的输出异常，该侦测装置包括：依次电连接的滤波电路、比较器电路和中断侦测器件。通过滤波电路的设置，能够将周期性变化的时钟或方波信号转换为一周期波动的近似直流的电压信号，有利于后续进行信号异常的判断。然后利用设置有固定输入端的比较器电路，判断滤波电路输出的直流电压信号是否为正常电压，根据该直流电压信号来判断时钟或方波信号是否异常，当时钟或方波信号异常时，通过比较器电路的输出端触发中断侦测器件，引起告警。因此，通过本申请中的侦测装置，能够有效侦测板载时钟与方波信号的无输出、常高电平、电压幅值异常以及占空比恶化等常见故障。而且本申请中的侦测装置，主要包括滤波电路和比较器电路，其电路结构简单，便于推广和使用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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为本申请实施例所提供的一种基于比较器的侦测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的另一种基于比较器的侦测装置的结构示意图；

图3为本申请实施例采用滤波电路后时钟信号的波形变化图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。

参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种基于比较器的侦测装置的结构示意图。由图1可知，侦测装置主要包括依次连接的三部分：滤波电路、比较器电路和中断侦测器件。时钟或方波信号首先进入滤波电路，由滤波电路处理后，输出一接近于直流的有效电压，比较器电路对该有效电压进行判断和比较。当输入的时钟或方波信号正常时，比较器电路输出高电平，不会触发后级中断；当输入的时钟或方波信号异常时，比较器电路必然会输出低电平，该低电平触发后级的中断侦测器件，通过中断侦测器件告知服务器系统时钟或方波信号异常，以便采取进一步的措施。

为进一步详细介绍本申请中的侦测装置，在图1所示实施例的基础之上参见图2，图2为本申请实施例所提供的另一种基于比较器的侦测装置的结构示意图。图2中，INPUT为输入时钟或方波信号，OUTPUT为比较器输出的电平信号，包括高电平信号或低电平信号。电阻R1、R2和R3用于设定第一比较放大器AP1和第二比较放大器AP2固定输入端的电压门槛值，通过调整电阻R1、R2和R3的阻值，可以灵活设定门槛电压Vth1和Vth2。Vcc为侦测装置上的电源电源，通常取值为3.3V。电阻R5根据比较放大器的性质来设定，主要用于为比较放大器提供一个上拉电源。

由图2可知，本实施例中滤波电路采用RC滤波电路。RC滤波电路具体包括一电阻R4和一电容C1，电阻R4的一端与时钟或方波信号连接，电阻R4的另一端与电容C1连接，电阻R4的另一端还与比较器电路连接。时钟或方波信号经过RC滤波电路处理后，会输出一周期波动的近似于直流电压的信号。以时钟信号为例，可以参见图3所示的本申请实施例采用滤波电路后时钟信号的波形变化图。

继续参见图2可知，本实施例中比较器电路包括两个设置有固定输入端的比较放大器：第一比较放大器AP1和第二比较放大器AP2。其中，第一比较放大器AP1的固定输入端为正输入端，且第一比较放大器正输入端的门槛电压为Vth1，第二比较放大器的固定输入端为负输入端，且第二比较放大器负输入端的门槛电压为Vth2。第一比较放大器的负输入端以及第二比较放大器的正输入端与滤波电路的输出端连接，第一比较放大器的输出端以及第二比较放大器的输出端通过与门与中断侦测器件连接。

第一比较放大器AP1的两个输入端中，作为固定输入端的正输入端通过电阻R1与电源Vcc连接，用于提供RC滤波电路所输出的直流电压的最大阈值，即门槛电压Vth1；负输入端与RC滤波电路的输出端连接，用于接收时钟或方波信号经RC滤波电路处理后的直流电压信号。第二比较放大器AP2的两个输入端中，作为固定输入端的负输入端通过点入R3接地，用于提供RC滤波电路所输出的直流电压的最小阈值，即门槛电压Vth2；正输入端与RC滤波电路的输出端连接，用于接收时钟或方波信号经RC滤波电路处理后的直流电压信号。RC滤波电路输出的直流电压信号，分别输入到第一比较放大器的负输入端和第二比较放大器的正输入端，该直流电压信号分别在第一比较放大器中与门槛电压Vth1进行比较，在第二比较放大器中与门槛电压Vth2进行比较，根据比较结果，第一比较放大器和第二比较放大器分别输出高电平或低电平。当两个比较放大器均输出高电平时，不会触发后级中断，判定时钟或方波信号的输出正常；当两个比较放大器中任意一个比较放大器输出低电平时，都会触发后级中断，从而触发后级中断，发出告警，判定时钟或方波信号的输出异常。

也就是比较器电路通过第一比较放大器AP1和第二比较放大器，设定RC滤波电路输出的合格电压阈值，即RC滤波电路所输出电压的电压门槛，该电压门槛为[Vth2,Vth1]，假设输入的时钟或方波信号的电压值为V0，经RC滤波电路进行滤波处理后的电压值为V，V也称为有效电压，如果V处于[Vth2,Vth1]范围内，比较器电路输出高电平，不会触发后级中断；如果V超出[Vth2,Vth1]范围，且V＜Vth2时，第二比较放大器AP2输出低电平，从而触发后级的中断侦测器件；如果V超出[Vth2,Vth1]范围，且V＞Vth1时，第一比较放大器AP1输出低电平，从而触发后级的中断侦测器件。

进一步地，当本实施例中的侦测装置用于侦测服务器内时钟信号的输出异常时，门槛电压Vth1＞0.5*(V1+V2)，门槛电压Vth2＜0.5*(V1+V2)，其中V1为时钟信号的最小正常输入电压，V2为时钟信号的最大正常输入电压。

考虑到实际使用时，该侦测装置中电路的误差和波动，以及信号的不稳定等因素，本实施例中应用于时钟信号时，门槛电压的优选方案为：门槛电压Vth1＝V1+0.7*(V2-V1)，门槛电压Vth2＝V1+0.3*(V2-V1)。当然，本实施例应用于占空比为50％的方波信号时，其门槛电压的优选方案同样为：门槛电压Vth1＝V1+0.7*(V2-V1)，门槛电压Vth2＝V1+0.3*(V2-V1)。这种门槛电压取值，既能满足时钟信号输出异常的侦测需求和灵敏度，又不至于侦测太灵敏，从而导致误触发和误告警。

当本实施例中的侦测装置用于侦测服务器内方波信号的输出异常时，门槛电压Vth1＞V1+Dr*(V2-V1)，门槛电压Vth2＜V1+Dr*(V2-V1)，其中V1为时钟信号的最小正常输入电压，V2为时钟信号的最大正常输入电压，Dr为方波信号的占空比，且Dr∈[0:1]。

进一步地，本申请中的中断侦测器件可以采用CPU的GPIO，也可以采用CPU的中断管脚。具体地，将比较器电路的输出信号传输至CPU的GPIO，通过GPIO实现对时钟或方波信号的异常监控，当比较器电路输出高电平时，GPIO不进行告警，当比较器电路输出低电平时，GPIO进行告警。也可以将比较器电路的输出信号传输至CPU的中断管脚，当CPU的中断管脚获取到高电平信号时，不执行中断，当CPU的中断管脚获取到低电平时，执行中断告警。

进一步地，本申请的侦测装置中还设置有时刻缓冲器，时刻缓冲器的输入端与时钟或方波信号连接，时刻缓冲器的输出端与滤波电路连接。具体地，待侦测时钟先输入至时刻缓冲器中，然后时刻缓冲器输出与待侦测时钟同样频率的时钟，该同样频率的时钟信号再传输至RC滤波电路。时刻缓冲器的设置，能够将侦测电路与工作电路隔离开来，有利于减少信号干扰，从而提高侦测结果的准确性。

下面以板载服务器中常见的几种时钟或方波输出异常故障为例，详细描述本申请中侦测装置的工作原理和方法。板载服务器中常见的时钟或方波输出故障包括：无输出、常高电平、电压幅值异常以及占空比恶化。

(1)如果时钟无输出，也称常低电平故障，则RC滤波电路输出给比较器电路的信号为低电平，第二比较放大器AP2的正输入端，即+端输入为0或V1，而负输入端，即-端输入为V1+0.3(V2-V1)，由于V1＜V2，因此，此时第二比较放大器的+端电平小于-端电平，所以第二比较放大器的输出一定为低电平，通过中断Interrupt信号告知服务器系统时钟异常。

(2)如果时钟异常故障为输出常高电平，则RC滤波电路输出给比较器电路的信号为高电平V2，第一比较放大器比较器AP1的正输入端，即+端输入为V1+0.7(V2-V1)，而负输入端，即-端输入为V2，由于V1＜V2，因此，此时第一比较放大器的+端电平小于-端电平，所以第一比较放大器的输出仍为低电平，通过中断信号告知服务器系统，时钟出现异常。

(3)如果发生电压幅值异常故障，即：时钟电平的有效幅值发生明显变化，比如高电平明显增大，或低电平明显减小，从而使得时钟的有效电压幅值变化，该有效电压信号经过RC滤波电路进行滤波后，电压>Vth1或电压<Vth2，因此，滤波后的电压超出[Vth2,Vth1]范围，当电压>Vth1时会触发第一比较放大器AP1，当电压Vth2时会触发第二比较放大器AP2，从而使得比较器电路输出低电平，给系统发出中断信号。

(4)如果发生占空比恶化故障，例如：时钟信号的占空比恶化，远远偏离正常值50％，同样会触发比较电路输出低电平中断给系统告警。其工作原理类似以上(3)中电压幅值异常故障，如果占空比增大，则会使RC滤波电路输出给比较器电路的输入电压增大，反之，如果占空比减小，则会使RC滤波电路输出给给比较器电路的输入电压减小。一旦滤波后的电压超出[Vth2,Vth1]范围，则必然会有一个比较器被触发，输出低电平中断信号。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于比较器的侦测装置，所述侦测装置用于侦测服务器内时钟或方波信号的输出异常，其特征在于，所述侦测装置包括：依次电连接的滤波电路、比较器电路和中断侦测器件。

2.根据权利要求1所述的一种基于比较器的侦测装置，其特征在于，所述滤波电路为RC滤波电路，所述RC滤波电路包括一电阻和一电容，所述电阻的一端与时钟或方波信号连接，所述电阻的另一端分别与比较器电路和所述电容连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于比较器的侦测装置，其特征在于，所述比较器电路包括设置有一个固定输入端的第一比较放大器和第二比较放大器，其中，所述第一比较放大器的固定输入端为正输入端，且第一比较放大器正输入端的门槛电压为Vth1，所述第二比较放大器的固定输入端为负输入端，且第二比较放大器负输入端的门槛电压为Vth2，第一比较放大器的负输入端以及第二比较放大器的正输入端与所述滤波电路的输出端连接，第一比较放大器的输出端以及第二比较放大器的输出端通过与门与所述中断侦测器件连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于比较器的侦测装置，其特征在于，当所述侦测装置用于侦测服务器内时钟信号的输出异常时，门槛电压Vth1＞0.5*(V1+V2)，门槛电压Vth2＜0.5*(V1+V2)，其中V1为时钟信号的最小正常输入电压，V2为时钟信号的最大正常输入电压。

5.根据权利要求4所述的一种基于比较器的侦测装置，其特征在于，所述门槛电压Vth1＝V1+0.7*(V2-V1)，所述门槛电压Vth2＝V1+0.3*(V2-V1)。

6.根据权利要求3所述的一种基于比较器的侦测装置，其特征在于，当所述侦测装置用于侦测服务器内方波信号的输出异常时，门槛电压Vth1＞V1+Dr*(V2-V1)，门槛电压Vth2＜V1+Dr*(V2-V1)，其中V1为时钟信号的最小正常输入电压，V2为时钟信号的最大正常输入电压，Dr为方波信号的占空比。

7.根据权利要求1所述的一种基于比较器的侦测装置，其特征在于，所述中断侦测器件包括CPU的GPIO或CPU的中断管脚。

8.根据权利要求1-7中任一所述的一种基于比较器的侦测装置，其特征在于，所述侦测装置中还设置有时刻缓冲器，所述时刻缓冲器的输入端与时钟或方波信号连接，所述时刻缓冲器的输出端与滤波电路连接。