CN215297504U - 一种提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路 - Google Patents
一种提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，包括电源模块，脉冲调理模块和脉冲甄别成形模块；其中：电源模块内部包括DC/DC开关电源、LDO线性稳压器、电源滤波器；脉冲调理模块内部包括放大器、滤波器；脉冲甄别成形模块包括阈值甄别器、单稳态触发器；本实用新型具有高的电源转换效率，降低了电源功耗及电路中的噪声，减少有效小脉冲被噪声的湮没，有效的抑制脉冲波形中的振荡而引发误计数，将阈值甄别器输出的方波展宽并固定为能被计数模块识别调制脉冲，有效提高了脉冲计数效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种脉冲信号检测电路，具体涉及一种提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路。
背景技术
信号检测与测量系统通常包含传感器及相应的电子学信号检测电路。传感器作为一种检测装置，接收被测量的有效信息，最终将其转换为电信号进行输出。其中许多类型的传感器(如：脉冲型光电传感器、流量传感器、温度传感器、核辐射传感器、压力传感器等)其输出的电信号为不同强度的电压脉冲信号，并对输出脉冲进行计数操作。对于此类脉冲型传感器，电子学信号检测电路则是接收传感器输出的电脉冲信号，对其进行放大、滤波、甄别成形等处理后送入处理器中进行运算，尽可能不失真的保持传感器输出信号所携带的被测信息。脉冲计数型传感器的信号检测电路通常由电源模块、脉冲放大滤波模块、脉冲甄别成形模块及脉冲计数模块，其性能极大的影响着传感器的准确性和可靠性。
目前，对于传感器输出不同强度的脉冲信号，信号检测电路在应用过程中通常会发现脉冲计数模块漏数的情况，使其计数效率有所降低。常见的信号检测电路在设计和实现过程中大多存在以下缺点或不足：电源模块将外部输入电压通过开关电源变换后，再经过简单的电容滤波后便对模拟电路进行供电，导致电路中噪声较大使得部分有效的脉冲信号被湮没而无法计数，而直接采用线性电源则增加了电路的功耗；脉冲甄别模块经过简单的电平甄别比较后便送入脉冲计数模块，而脉冲计数模块通常对甄别成形后的脉宽有一定要求，因此在同一甄别电平下脉冲幅度较小的信号经过比较后输出脉冲宽度亦会变小，从而会影响脉冲计数效率。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目在于提供一种提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，有效抑制脉冲波形中的振荡而引发误计数，提高计数准确性及脉冲计数效率。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，包括电源模块、脉冲调理模块和脉冲甄别成形模块；
所述电源模块包括DC/DC开关电源、LDO线性稳压器和电源滤波器，电源滤波器采用π型LC滤波器；电源模块用于对外部直流电源进行变换、滤波，将其转换为低噪声的目标电压值为脉冲调理模块及脉冲甄别成形模块提供电源；
所述脉冲调理模块用于接收传感器输出的微弱脉冲信号，对其进行放大、滤波、增强、转换为高信噪比的电压脉冲信号传输至后端脉冲甄别成形模块进行甄别；
所述脉冲甄别成形模块包括阈值甄别器和单稳态触发器，阈值甄别器采用滞回比较电路，甄别成形模块接收脉冲调理模块输出的电压脉冲信号，对其进行滞回甄别并展宽固定为能被计数模块识别调制脉冲。
进一步，所述脉冲调理模块包括放大器和滤波器。
进一步，所述DC/DC开关电源包括DC-DC转换器和并联在其输出端的滤波电容C1。
进一步，所述阈值甄别器包括比较器U3和电阻R1和R2，比较器U3基准电压输入端连接电阻R1与电源相连，比较器U3输出端连接电阻R2后与基准电压输入端连接，电阻R1和R2构成比较器U3的反馈网络实现电压滞回比较。
进一步，所述比较器U3基准电压输入端依次连接电阻R1和调压器RP后与电源连接。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型电源模块包括DC/DC开关电源、LDO线性稳压器和电源滤波器，电源滤波器采用π型LC滤波器，线性稳压器将电压变换至目标电源电压，采用π型LC滤波器衰减电源中交流噪声，具有高的电源转换效率，降低了电源功耗及电路中的噪声，减少有效小脉冲被噪声的湮没；脉冲甄别成形模块采用滞回比较与单稳态触发器相结合的方式，可有效的抑制脉冲波形中的振荡而引发误计数，增加阈值甄别器的稳定性，单稳态触发器将阈值甄别器输出的方波展宽并固定为能被计数模块识别调制脉冲，从而提高脉冲计数效率。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的电源模块原理图；
图3为本实用新型脉冲甄别成形模块原理图；
图中：1-传感器、2-放大器、3-滤波器、4-脉冲调理模块、5-阈值甄别器、6-单稳态触发器、7-脉冲甄别成形模块、8-DC/DC开关电源、9-LDO线性稳压器、10-电源滤波器、11-电源模块。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型的具体内容做进一步详细解释说明。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，包括电源模块11，脉冲调理模块4和脉冲甄别成形模块7。
通过电源模块11对外部直流电源进行变换、滤波，将其转换为低噪声的目标电压值，为脉冲调理模块4及脉冲甄别成形模块7提供电源。脉冲调理模块4接收传感器1输出的微弱脉冲信号，对其进行放大、滤波、增强，最终调理转换为高信噪比的电压脉冲信号，然后传输至后端脉冲甄别成形模块7进行甄别。甄别成形模块7接收脉冲调理模块4输出的电压脉冲信号，对其进行滞回甄别并展宽固定为能被计数模块识别调制脉冲。
电源模块11内部包括DC/DC开关电源8、LDO线性稳压器9、电源滤波器10；电源模块采用开关电源、线性稳压器及电源滤波器相结合的方式进行输出，所述开关电源先将外部电压转换至接近目标电压，作为线性稳压器的输入。所述线性稳压器将该电压变换至目标电源电压。所述电源滤波器采用π型LC滤波器，设计适当的参数衰减电源中交流噪声。电源模块将外部电源高效率的转换为各个芯片所需要的电压，并设计滤波器降低电源噪声。
脉冲调理模块4内部包括放大器2、滤波器3；脉冲调理模块根据传感器输出脉冲信号类型的不同，设计相应的放大器，对信号进行放大、滤波，最终调理转换为高信噪比的电压脉冲信号。脉冲调理模块将传感器输出的微弱脉冲进行放大、滤波后送入甄别器处理。
脉冲甄别成形模块7包括阈值甄别器5、单稳态触发器6。阈值甄别器采用滞回比较电路，有效的抑制脉冲波形中的振荡而引发误计数，增加阈值甄别器的稳定性。单稳态触发器接收阈值甄别器输出的方波，将其展宽并固定为能被计数模块识别调制脉冲。脉冲甄别成形模块接收放大器输出的不同强度的脉冲信号，并将其甄别为脉宽稳定的方波脉冲。
如图2所示，为电源模块11的原理示意图，以将外部12V电源转换为低噪声5V电源为实施例。U1为DC-DC转换器将外部12V电压高效率的转换为V1，由于线性稳压器转换效率较低，V1值取5.1V～5.5V即可。电容C1对输出电压V1进行简单滤波后送入线性稳压器U2，线性稳压器U2将V1转换为V2并大幅度地降低了V1由于开关变换引入的噪声，电压V1和电压V2间低压差设计有效的降低了电源变换功耗。电容C2、C3、C4及电感L构成π型滤波器，其中C2采用大电容使得V2输出更加平稳，C3为高频滤波电容滤除V2中的高频成分，L选择恰当的电感，对电压中的交流成分进行衰减，C4为滤波电容与L配合进一步的滤除电压中高频成分，最终得到低噪声低纹波的目标电压Vo。
如图3所示，为脉冲甄别成形模块7原理图，其中U3为高速比较器，电阻R1与R2构成比较器U3的反馈网络实现电压滞回比较，调节RP可改变其甄别电平。脉冲信号Si经过滞回比较后形成方波TP，对于不同强度的脉冲Si，方波TP的宽度亦不相同。U4为单稳态触发器，脉冲波输入至单稳态触发器的A端口触发Q端口输出，调节电阻R3和电容C1可得到恰当脉宽的调制波，实现了脉冲的展宽固定。
Claims (5)
1.一种提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，其特征在于：包括电源模块(11)、脉冲调理模块(4)和脉冲甄别成形模块(7)；
所述电源模块(11)包括DC/DC开关电源(8)、LDO线性稳压器(9)和电源滤波器(10)，电源滤波器(10)采用π型LC滤波器；电源模块(11)用于对外部直流电源进行变换、滤波，将其转换为低噪声的目标电压值为脉冲调理模块(4)及脉冲甄别成形模块(7)提供电源；
所述脉冲调理模块(4)用于接收传感器(1)输出的微弱脉冲信号，对其进行放大、滤波、增强、转换为高信噪比的电压脉冲信号传输至后端脉冲甄别成形模块(7)进行甄别；
所述脉冲甄别成形模块(7)包括阈值甄别器(5)和单稳态触发器(6)，阈值甄别器采用滞回比较电路，甄别成形模块(7)接收脉冲调理模块(4)输出的电压脉冲信号，对其进行滞回甄别并展宽固定为能被计数模块识别调制脉冲。
2.根据权利要求1所述的提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，其特征在于：所述脉冲调理模块(4)包括放大器(2)和滤波器(3)。
3.根据权利要求1所述的提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，其特征在于：所述DC/DC开关电源(8)包括DC-DC转换器和并联在其输出端的滤波电容C1。
4.根据权利要求1所述的提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，其特征在于：所述阈值甄别器(5)包括比较器U3和电阻R1和R2，比较器U3基准电压输入端连接电阻R1与电源相连，比较器U3输出端连接电阻R2后与基准电压输入端连接，电阻R1和R2构成比较器U3的反馈网络实现电压滞回比较。
5.根据权利要求4所述的提高计数效率的低噪声脉冲信号检测电路，其特征在于：所述比较器U3基准电压输入端依次连接电阻R1和调压器RP后与电源连接。
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