CN210693879U - 一种信号滤波电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号滤波电路，包括：依次串联连接的信号放大电路、滤波电路和滞环比较信号输出电路，信号放大电路对输入信号进行放大后输出至滤波电路，滤波电路对放大输入信号进行滤波得到滤波信号，并将该滤波信号输出至滞环比较信号输出电路进一步滤波，得到目标滤波信号，并将该目标滤波输出至信号接收装置。由于滤波电路的充电回路和放电回路为不同回路，且充电回路和放电回路的阻抗值不同，因此，可以对充电速度和放电速度分别进行调节，从而可以滤除有效电平持续时间较长但未达到有效输入信号的有效电平的最小持续时间，且无效电平持续时间很短的干扰信号，进而使信号接收装置不会误动作。

Description

一种信号滤波电路

技术领域

本实用新型涉及滤波技术领域，更具体的说，涉及一种信号滤波电路。

背景技术

通常电子设备工作在复杂的电磁环境中，因此电子设备中的电信号在传输过程中容易受到电磁信号的干扰，导致电信号传输至信号接收装置时包含很多的电磁干扰信号，电磁干扰信号的存在容易导致信号接收装置误动作。

为减少电磁干扰信号的影响，保证信号接收装置工作的可靠性，通常会在信号接收装置的输入端设置信号滤波电路。信号滤波电路一般为简单的RC滤波电路。虽然RC滤波电路能够对一定频率范围内的单个信号起到滤波作用，但是，并不能对有效电平的持续时间存在问题的信号进行过滤。比如，某个信号接收装置要求输入信号的高电平持续时间大于2ms时，使用RC滤波电路可以滤除一个信号高电平持续时间小于2ms的干扰信号，但是，若干扰信号为连续的多个高电平，每个高电平持续时间均小于2ms且低电平持续时间很短的信号时，也即干扰信号的高电平持续时间远大于低电平持续时间时，现有的RC滤波电路并不能滤除这种干扰信号，反而可能会将该干扰信号转换成一个高电平信号输出至信号接收装置，从而导致接收装置误动作。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型公开了一种信号滤波电路，以实现对有效电平持续时间较长但未达到有效输入信号的有效电平的最小持续时间，且无效电平持续时间很短的干扰信号进行滤除，从而使信号接收装置不会误动作。

一种信号滤波电路，包括：依次串联连接的信号放大电路、滤波电路和滞环比较信号输出电路；

所述信号放大电路用于对输入信号进行放大处理，得到放大输入信号，并将所述放大输入信号输出至所述滤波电路；

所述滤波电路具有充电回路和放电回路，所述充电回路和所述放电回路为不同的回路，且所述充电回路和所述放电回路的阻抗值不同，所述滤波电路用于对所述放大输入信号进行滤波，得到滤波信号，并将所述滤波信号输出至所述滞环比较信号输出电路；

所述滞环比较信号输出电路用于对所述滤波电路输出的所述滤波信号进一步滤波，得到目标滤波信号，并将所述目标滤波信号输出至信号接收装置。

可选的，所述信号放大电路包括：开关管和第一电阻；

所述开关管的输入端连接电源，所述开关管的输出端通过所述第一电阻接地，所述开关管的控制端作为所述信号放大电路的输入端用于输入所述输入信号。

可选的，所述滤波电路包括：所述第一电阻、第二电阻、二极管和电容器；

所述第二电阻的一端连接所述开关管和所述第一电阻的公共端，所述第二电阻的另一端连接所述电容器的一端，所述电容器的另一端接地；

所述二极管的阳极连接所述电容器和所述第二电阻R的公共端，所述二极管的阴极连接所述开关管、所述第一电阻和所述第二电阻的公共端；

所述第二电阻、所述二极管和所述电容器的公共端作为所述滤波电路的输出端，与所述滞环比较信号输出电路的输入端连接；

所述第二电阻和所述电容器构成所述充电回路；

所述电容器、所述二极管和所述第一电阻构成所述放电回路。

可选的，所述滞环比较信号输出电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和比较器；

所述第三电阻的一端作为所述滞环比较信号输出电路的输入端与所述滤波电路的输出端连接，所述第三电阻的另一端通过所述第四电阻与所述比较器的输出端连接，所述第三电阻和所述第四电阻的公共端连接所述比较器的同相输入端；

电源通过依次串联连接的所述第五电阻和所述第六电阻接地，所述第五电阻和所述第六电阻的公共端连接所述比较器U1的反相输入端。

可选的，所述滞环比较信号输出电路具有高电压阈值和低电压阈值；

当所述滤波电路输出的所述滤波信号大于等于所述高电压阈值时，所述滞环比较信号输出电路输出与所述滤波信号对应的高电平；

当所述滤波信号小于等于所述低电压阈值时，所述滞环比较信号输出电路输出与所述滤波信号对应的低电平。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型公开了一种信号滤波电路，包括：依次串联连接的信号放大电路、滤波电路和滞环比较信号输出电路，信号放大电路对输入信号进行放大后输出至滤波电路，滤波电路对放大输入信号进行滤波得到滤波信号，并将该滤波信号输出至滞环比较信号输出电路进一步滤波，得到目标滤波信号，并将该目标滤波输出至信号接收装置。由于滤波电路的充电回路和放电回路为不同回路，且充电回路和放电回路的阻抗值不同，因此，可以对充电速度和放电速度分别进行调节，从而可以滤除有效电平持续时间较长但未达到有效输入信号的有效电平的最小持续时间，且无效电平持续时间很短的干扰信号，进而使信号接收装置不会误动作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种信号滤波电路的电路框图；

图2为本实用新型实施例公开的一种信号滤波电路的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种信号滤波电路，包括：依次串联连接的信号放大电路11、滤波电路12和滞环比较信号输出电路13，信号放大电路11对输入信号进行放大后输出至滤波电路12，滤波电路12对放大输入信号进行滤波得到滤波信号，并将该滤波信号输出至滞环比较信号输出电路13进一步滤波，得到目标滤波信号，并将该目标滤波输出至信号接收装置。由于滤波电路12的充电回路和放电回路为不同回路，且充电回路和放电回路的阻抗值不同，因此，可以对充电速度和放电速度分别进行调节，从而可以滤除有效电平持续时间较长但未达到有效输入信号的有效电平的最小持续时间，且无效电平持续时间很短的干扰信号，进而使信号接收装置不会误动作。

参见图1，本实用新型一实施例公开的一种信号滤波电路的电路框图，信号滤波电路包括：依次串联连接的信号放大电路11、滤波电路12和滞环比较信号输出电路13。

其中，信号放大电路11用于对输入信号进行放大处理，得到放大输入信号，并将该放大输入信号输出至滤波电路12。

滤波电路12具有充电回路和放电回路，充电回路和放电回路为不同的回路，且充电回路和放电回路的阻抗值不同，滤波电路12用于对放大输入信号进行滤波，得到滤波信号，并将滤波信号输出至滞环比较信号输出电路13。

滞环比较信号输出电路13用于对滤波电路12输出的滤波信号进一步滤波，得到目标滤波信号，并将目标滤波信号输出至信号接收装置。

其中，滞环比较信号输出电路13对滤波电路12输出的滤波信号进一步滤波，可以起到信号防抖的作用。

综上可知，本实用新型公开的信号滤波电路，包括：依次串联连接的信号放大电路11、滤波电路12和滞环比较信号输出电路13，信号放大电路11对输入信号进行放大后输出至滤波电路12，滤波电路12对放大输入信号进行滤波得到滤波信号，并将该滤波信号输出至滞环比较信号输出电路13进一步滤波，得到目标滤波信号，并将该目标滤波输出至信号接收装置。由于滤波电路12的充电回路和放电回路为不同回路，且充电回路和放电回路的阻抗值不同，因此，可以对充电速度和放电速度分别进行调节，从而可以滤除有效电平持续时间较长但未达到有效输入信号的有效电平的最小持续时间，且无效电平持续时间很短的干扰信号，进而使信号接收装置不会误动作。

参见图2，本实用新型一实施例公开的一种信号滤波电路的原理图，本实施例中，信号滤波电路的各个组成部分的内部电路结构如下：

信号放大电路11包括：开关管Q1和第一电阻R1；

开关管Q1的输入端连接电源VDD，开关管Q1的输出端通过第一电阻R1接地，开关管Q1的控制端作为信号放大电路11的输入端用于输入输入信号IN。

当输入信号IN为高电平时，开关管Q1导通，电源VDD输出的电流依次通过开关管Q1和第一电阻R1，第一电阻R1两端的电压增大；当输入信号IN为低电平时，开关管Q1关断，第一电阻R1两端的电压减小。

其中，信号放大电路11通过对输入信号IN进行放大处理，可以提高输入信号IN的驱动能力。

可选的，开关管Q1可以为三极管或MOS管。

滤波电路12包括：第一电阻R1、第二电阻R2、二极管D1和电容器C1；

第二电阻R2的一端连接开关管Q1和第一电阻R1的公共端，第二电阻R2的另一端连接电容器C1的一端，电容器C1的另一端接地；

二极管D1的阳极连接电容器C1和第二电阻R2的公共端，二极管D1的阴极连接开关管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2的公共端。

第二电阻R2、二极管D1和电容器C1的公共端作为滤波电路12的输出端，与滞环比较信号输出电路13的输入端连接。

当输入信号IN为高电平时，开关管Q1导通，电源VDD通过第二电阻R2为电容器C1充电，电容器C1上的电压升高。因此，第二电阻R2和电容器C1构成充电回路。

当输入信号IN为低电平时，开关管Q1关断，电容器C1上的存储电荷通过二极管D1和第一电阻R1放电，电容器C1上的电压降低。因此，电容器C1、二极管D1和第一电阻R1构成放电回路。

其中，滤波电路12中充电回路和放电回路的阻抗值不同。

当输入信号中包含多个连续的干扰信号，每个干扰信号的有效电平持续时间较长但未达到有效输入信号的有效电平的最小持续时间，且该干扰信号的无效电平持续时间很短时，比如，某个信号接收装置要求有效输入信号的高电平持续时间大于2ms，而多个连续的干扰信号中，每个干扰信号的高电平持续时间均小于2ms且低电平持续时间很短时，传统的RC滤波电路由于其放电回路和充电回路为同一回路，因此，充电回路的阻抗和放电回路的阻抗相同，因此，无法对这种干扰信号进行过滤，导致信号接收装置误动作。比如，输入信号的有效电平为高电平，高电平的持续时间大于2ms则确定输入信号有效，当输入信号中存在频率为10kHz，高电平(5V)持续时间为90us，低电平(0V)10us的方波干扰信号时，传统的RC滤波电路的输出信号在某一时刻可能会达到4.5V(高电平)，从而导致信号接收装置误动作。

而本实用新型的滤波电路12，由第二电阻R2和电容器C1构成的充电回路的阻抗和由电容器C1、二极管D1和第一电阻R1构成的放电回路为不同的回路，且充电回路和放电回路的阻抗值不同，因此，可以对充电速度和放电速度分别进行调节，从而可以滤除有效电平持续时间较长但未达到有效输入信号的有效电平的最小持续时间，且无效电平持续时间很短的干扰信号，进而使信号接收装置不会误动作。

本实用新型中电容器C1的充电公式为：

忽略二极管D1导通压降，本文中电容放电公式为：

式中，Uc为电容器C1的两端电压，Tc为充电时间(信号高电平时间)，Td为放电时间(信号低电平时间)，U₀为充放电初始时刻的电容器C1两端的电压。第一电阻R1、第二电阻R2和电容器C1的值越小充放电的速度越快。

从公式(1)和公式(2)可以看出，本实用新型中的滤波电路12，由于第一电阻R1、第二电阻R2、二极管D1和电容器C1组成的充电回路和放电回路不同，因此可以对充电速度和放电速度分别调节。当输入信号为高电平时，通过第二电阻R2给电容器C1充电；当输入信号为低电平时，通过二极管D1和第一电阻R1放电使电容器C1的电压降低，因此，通过减小第一电阻R1的电阻值可以加速电容器C1的放电速度，即可以将电容器C1上的电平限制在滞环比较信号输出电路13设置的高阈值以下，从而不会使信号接收装置误动作。

当高电平为有效信号时，通过增加第二电阻R2的电阻值和电容器C1的电容值或者减小第一电阻R1的电阻值可以实现有效电平持续时间的增加；反之实现有效电平持续时间的减小。

当低电平为有效信号时，通过增加第二电阻R2的电阻值和电容器C1的电容值或者减小第一电阻R1的电阻值可以实现有效电平持续时间的减小；反之实现有效电平持续时间的增加。

实际参数的调整可以根据实际需要而定。

需要说明的是，本实施例中，二极管D1优选恢复时间较快的肖特基二极管，当然在不考虑恢复时间的情况下，可以选用其他二极管代替肖特基二极管。

滞环比较信号输出电路13包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和比较器U1。

其中，第三电阻R3的一端作为滞环比较信号输出电路13的输入端与滤波电路12的输出端连接，第三电阻R3的一端具体与二极管D1、电容器C1和第二电阻R2的公共端连接，第三电阻R3的另一端通过第四电阻R4与比较器U1的输出端OUT连接，第三电阻R3和第四电阻R4的公共端连接比较器U1的同相输入端。

电源通过依次串联连接的第五电阻R5和第六电阻R6接地，第五电阻R5和第六电阻R6的公共端连接比较器U1的反相输入端。

比较器U1的正电源端连接电源VDD，比较器U1的负电源端接地。

需要说明的是，通过调整第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的阻值，滞环比较信号输出电路13可以实现输入信号的有效电平持续时间低于某个值时，信号接收装置不动作，而输入信号的有效电平持续时间高于某个值时，信号接收装置一定动作。

其中，滞环比较信号输出电路13具有高电压阈值和低电压阈值，当滤波电路12输出的滤波信号，也即电容器C1上的电压，大于等于滞环比较信号输出电路13的高电压阈值时，滞环比较信号输出电路13输出与滤波信号对应的高电平，从而实现对滤波信号的进一步过滤；当滤波电路12的输出滤波信号，也即电容器C1上的电压，小于等于滞环比较信号输出电路13的低电压阈值时，滞环比较信号输出电路13输出与滤波信号对应的低电平，从而实现对滤波信号的进一步过滤。

本实施例中，滞环比较信号输出电路13的高电压阈值的表达式如下：

U_th+＝R3/R4*(VDD*R6/(R6+R5)-Uomin)+VDD*R6/(R6+R5)；

滞环比较信号输出电路13的低电压阈值的表达式如下：

U_th-＝R3/R4*(VDD*R6/(R6+R5)-Uomax)+VDD*R6/(R6+R5)；

式中，VDD为电源电压，Uomin为比较器U1最小输出电压，Uomax为比较器U1最大输出电压。

综上可知，本实用新型公开的信号滤波电路，包括：依次串联连接的信号放大电路11、滤波电路12和滞环比较信号输出电路13，信号放大电路11对输入信号进行放大后输出至滤波电路12，滤波电路12对放大输入信号进行滤波得到滤波信号，并将该滤波信号输出至滞环比较信号输出电路13进一步滤波，得到目标滤波信号，并将该目标滤波输出至信号接收装置。滞环比较信号输出电路13滤波过程具体为：当滤波电路12的滤波信号，也即电容器C1上的电压，大于等于滞环比较信号输出电路13的高电压阈值时，滞环比较信号输出电路13输出与滤波信号对应的高电平，从而实现对滤波信号的进一步过滤；当滤波电路12的输出信号，也即电容器C1上的电压，小于等于滞环比较信号输出电路13的低电压阈值时，滞环比较信号输出电路13输出与滤波信号对应的低电平，从而实现对滤波信号的进一步过滤。由于滤波电路12的充电回路和放电回路为不同回路，且充电回路和放电回路的阻抗值不同，因此，可以对充电速度和放电速度分别进行调节，从而可以滤除有效电平持续时间较长但未达到有效输入信号的有效电平的最小持续时间，且无效电平持续时间很短的干扰信号，进而使信号接收装置不会误动作。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (5)

1.一种信号滤波电路，其特征在于，包括：依次串联连接的信号放大电路、滤波电路和滞环比较信号输出电路；

所述信号放大电路用于对输入信号进行放大处理，得到放大输入信号，并将所述放大输入信号输出至所述滤波电路；

所述滤波电路具有充电回路和放电回路，所述充电回路和所述放电回路为不同的回路，且所述充电回路和所述放电回路的阻抗值不同，所述滤波电路用于对所述放大输入信号进行滤波，得到滤波信号，并将所述滤波信号输出至所述滞环比较信号输出电路；

所述滞环比较信号输出电路用于对所述滤波电路输出的所述滤波信号进一步滤波，得到目标滤波信号，并将所述目标滤波信号输出至信号接收装置。

2.根据权利要求1所述的信号滤波电路，其特征在于，所述信号放大电路包括：开关管和第一电阻；

所述开关管的输入端连接电源，所述开关管的输出端通过所述第一电阻接地，所述开关管的控制端作为所述信号放大电路的输入端用于输入所述输入信号。

3.根据权利要求2所述的信号滤波电路，其特征在于，所述滤波电路包括：所述第一电阻、第二电阻、二极管和电容器；

所述第二电阻的一端连接所述开关管和所述第一电阻的公共端，所述第二电阻的另一端连接所述电容器的一端，所述电容器的另一端接地；

所述二极管的阳极连接所述电容器和所述第二电阻R的公共端，所述二极管的阴极连接所述开关管、所述第一电阻和所述第二电阻的公共端；

所述第二电阻、所述二极管和所述电容器的公共端作为所述滤波电路的输出端，与所述滞环比较信号输出电路的输入端连接；

所述第二电阻和所述电容器构成所述充电回路；

所述电容器、所述二极管和所述第一电阻构成所述放电回路。

4.根据权利要求1所述的信号滤波电路，其特征在于，所述滞环比较信号输出电路包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和比较器；

所述第三电阻的一端作为所述滞环比较信号输出电路的输入端与所述滤波电路的输出端连接，所述第三电阻的另一端通过所述第四电阻与所述比较器的输出端连接，所述第三电阻和所述第四电阻的公共端连接所述比较器的同相输入端；

电源通过依次串联连接的所述第五电阻和所述第六电阻接地，所述第五电阻和所述第六电阻的公共端连接所述比较器U1的反相输入端。

5.根据权利要求1所述的信号滤波电路，其特征在于，所述滞环比较信号输出电路具有高电压阈值和低电压阈值；

当所述滤波电路输出的所述滤波信号大于等于所述高电压阈值时，所述滞环比较信号输出电路输出与所述滤波信号对应的高电平；

当所述滤波信号小于等于所述低电压阈值时，所述滞环比较信号输出电路输出与所述滤波信号对应的低电平。

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