TWI400882B - 脈衝產生裝置 - Google Patents

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脈衝產生裝置
本發明涉及一種脈衝產生裝置，特別涉及一種適用於汽車電子系統復位晶片之脈衝產生裝置。
於CPU系統和其他邏輯系統通電之瞬間對系統進行精確檢測並復位之復位晶片(Reset IC)廣泛應用於多種電子裝置中。近年來，隨著各類汽車電子產品之發展，復位晶片亦越來越多地應用於汽車電子系統中。
復位晶片一般需要輸入脈衝電壓來啟動。用於啟動常用之復位晶片之脈衝電壓一般較低，往往只有數十毫伏(mV)。而汽車電子系統中使用之輸入電壓變化範圍較大，一般處於2-20伏特(V)之間。若沒有必要之保護措施，則一般之復位晶片應用在汽車電子系統中時難以適應變化範圍過大之輸入電壓，可能無法正常工作或被不適宜之輸入電壓損壞。
有鑒於此，有必要提供一種可為復位晶片提供適當之脈衝電壓之脈衝產生裝置。
一種脈衝產生裝置，包括一輸入電路及一與該輸入電路連接 之輸出電路。該輸入電路包括一輸入端、一電容及一第三電阻，該輸出電路包括一三極管及一輸出端。該電容之一極板與該輸入端電性連接，另一極板通過該第三電阻與該三極管之基極電性連接，該輸出端與該三極管之集電極電性連接，該三極管之發射極接地。
與現有技術相比，本發明提供之脈衝產生裝置可以方便地將大小不一之電源電壓轉換為穩定之脈衝電壓供復位晶片使用，從而對復位晶片提供有效之保護。
100‧‧‧脈衝產生裝置
10‧‧‧輸入電路
11‧‧‧輸入端
12‧‧‧電容
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
GND‧‧‧接地點
X‧‧‧第一節點
Y‧‧‧第二節點
20‧‧‧輸出電路
21‧‧‧三極管
21B‧‧‧基極
21C‧‧‧集電極
21E‧‧‧發射極
22‧‧‧輸出端
23‧‧‧第一輔助電源
30‧‧‧檢測電路
31‧‧‧場效應管
31G‧‧‧柵極
31S‧‧‧源極
31D‧‧‧漏極
32‧‧‧輸出端
33‧‧‧第二輔助電源
40‧‧‧電源
50‧‧‧復位晶片
圖1為本發明脈衝產生裝置較佳實施例之功能框圖。
圖2為本發明脈衝產生裝置較佳實施例之電路圖。
請參閱圖1，本發明較佳實施例提供之脈衝產生裝置100由一輸入電路10、一輸出電路20及一檢測電路30構成，適用於汽車等機動車輛之車載電子系統中。該輸入電路10分別與該輸出電路20及該檢測電路30電性連接，其中輸入電路10可以接受約2-20V範圍內之常用電源電壓，輸出電路20輸出供復位晶片50使用之脈衝電壓，檢測電路30則用於檢測該脈衝產生裝置100之輸入狀態。
請一併參閱圖2，輸入電路10包括一輸入端11、一電容12、一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第三電阻R3及一第四電阻R4。該輸入端11經過串聯之該第一電阻R1及該第二電阻R2連接至接地點GND。該第一電阻R1與該第二電阻R2之間之連接 線路上設有一第一節點X，該電容12之一極板電性連接至該第一節點X，另一極板則通過串聯之該第三電阻R3與該第四電阻R4連接至接地點GND。該第三電阻R3與該第四電阻R4之間之連接線路上設有一第二節點Y。
輸出電路20包括一三極管21、一輸出端22及一第一輔助電源23。該三極管21之基極21B電性連接至該第二節點Y，其集電極21C與該輸出端22及該第一輔助電源23電性連接，其發射極21E則連接到接地點GND。這樣，基極21B可以從第二節點Y獲得來自輸入電路10之輸入，而第一輔助電源23可在集電極21C與發射極21B之間提供三極管21導通所需之偏壓V1。為保護該第一輔助電源23，可在該第一輔助電源23與該集電極21C之間連接一保護電阻(圖未標)。該輸出端22則能夠與該復位晶片50連接，用以向該復位晶片50提供預定範圍內之工作電壓。
檢測電路30包括一場效應管31、一檢測端32及一第二輔助電源33。該場效應管31之柵極31G與該第一節點X電性連接，其源極31S接地，其漏極31D與該輸出端32及該第二輔助電源33電性連接。如此，柵極31G可以從第一節點X獲得來自輸入電路10之輸入，第二輔助電源33可在漏極31D與源極31S之間提供場效應管31導通所需之偏壓V2。為保護該第二輔助電源33，也可在該第二輔助電源33與該漏極31D之間連接一保護電阻(圖未標)。通過測量該輸出端32之電壓可檢測該脈衝產生裝置100之工作狀態。
現有電源40可以通過該脈衝產生裝置100與復位晶片50電性連接，利用電容12之充放電功能，將電源40提供之輸入電壓之瞬間變化轉換為復位晶片50啟動所需之脈衝信號。
使用時，首先將一現有之電源40，例如機動車輛使用之蓄電池連接到輸入端11，將一復位晶片50連接到輸出端22。該電源40可以同時連接至電子系統中適於由該電源40提供輸入之其他電路(圖未示)，並使該脈衝產生裝置100與上述之其他電路並聯，這樣就可以在該電源40開啟之時候啟動該復位晶片50。由於三極管21未導通時集電極21C與發射極21E之間可視為斷路，故此時輸出端22之輸出即為第一輔助電源23所提供之偏壓V1。
當電源40開啟時，輸入端11接受電源40提供之輸入電壓V0，如前所述，該輸入電壓V0可以為2-20V範圍內之任意數值。由於第一電阻R1與第二電阻R2串聯在輸入端11與接地點GND之間，故位於第一電阻R1與第二電阻R2之間之節點X處之電壓VX=V0R2/(R1+R2)。可見，通過改變R1及R2之阻值可以調節節點X處之電壓分配，使VX處於較易控制之範圍內。
由於電容12與節點X連接，因此當輸入端11獲得輸入電壓V0之瞬間，節點X處之電壓VX即施加在電容12上，為電容12充電。由相關公式可以得知，若電容12之容量為C，充電時間為t1，則其極板電壓VC=VX ＊[1-e-t1/C(R3+R4)]。由於三極管21之基極21B與節點Y連接，且電容12通過串聯之該第三電阻R3及該第四電阻R4連接至接地點GND，故該基極21B處之輸 入電壓VB=VCR4/(R3+R4)。可見，通過改變R3及R4之阻值可以調節節點Y處之電壓分配，使VB處於較易控制之範圍內。
當電路穩定後，電容12由充電狀態轉入放電狀態。當VB超過三極管21之導通電壓(若三極管21為鍺管，則導通電壓一般為0.2V；若三極管21為矽管，則導通電壓一般為0.7V)時，三極管21導通，電容12之放電即可向三極管21提供輸入電流。可見，電容12必須在三極管21導通(若三極管21為鍺管，則導通條件為VC>0.2V；若三極管21為矽管，則導通條件為VC>0.7V)時才開始放電，且放電時之電流I與放電時間t2之關係遵循公式I=[VC/(R3+R4)]＊ e-t2/C(R3+R4)。這樣，電容12開始放電時之電壓固定為三極管21之導通電壓，而電源40開啟瞬間之輸入電壓不會對電容12之放電電流產生影響。
當三極管21導通後，集電極21C與發射極21E之間導通，上述偏壓V1通過該集電極21C與發射極21E接地，對輸出端22不產生影響。此時，電容12之放電電流I經由三極管21之放大而轉換為集電極21C所輸出之電流，該輸出電流在導通之瞬間經過三極管21之放大而獲得最大值，從而形成脈衝電流。在該脈衝電流之通路上接入適當之電阻(圖未示)，即可得到復位晶片50啟動所需之脈衝電壓。隨著放電過程之延續，電容12之極板電壓VC與放電電流I都逐漸減小。當極板電壓VC減少到三極管21之導通電壓以下時，三極管21恢復截止狀態，該集電極21C與發射極21E之間重新成為斷路，從而使輸出端22之輸出恢復到第一偏壓V1。而三極管21截止後，由於電源 40經由第一電阻R1與第二電阻R2到達接地點GND之電路保持接通狀態，節點X處之電壓VX已經穩定，因此電容12此時起到隔直流之作用，該脈衝產生裝置100對與其並聯之其他由電源40供電之電路沒有影響。
另一方面，連接到節點X之場效應管31之柵極31G也從節點X獲得電壓輸入VX。由於該場效應管之源極31S接地，故VX即為該場效應管31之柵極31G與源極31S之間之電壓UG。根據場效應管之自身性質，當UG超過該場效應管31之導通電壓VGS(th)後，可以與第二輔助電源33所提供之第二導通偏壓V2之共同作用，將場效應管31導通，從而在檢測端32輸出根據UG變化而同步變化之檢測電流ID。這樣，可以調整R1和R2之阻值使VX>VGS(th)，若檢測到有電流ID輸出，即可判斷電源40提供之輸入電壓還存在。
可以理解，本發明提供之該脈衝產生裝置100利用三極管21之導通特性與電容12充放電之規律將不同數值之輸入電壓轉換為一致之脈衝電壓輸出，可以有效地保護復位晶片50，且令復位晶片50能夠與多種不同規格之輸入電源40配合使用。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧脈衝產生裝置
10‧‧‧輸入電路
20‧‧‧輸出電路
30‧‧‧檢測電路
40‧‧‧電源
50‧‧‧復位晶片

Claims (8)

  1. 一種脈衝產生裝置，其包括：一輸入電路，輸入電路包括依次電性連接的一輸入端、一電容及一第三電阻，該輸入端連接一電源，當電源開啟時，該電容充電；及一輸出電路，該輸出電路與該輸入電路電性連接，且包括一三極管及一輸出端；該電容之一極板與該輸入端電性連接，另一極板通過該第三電阻與該三極管之基極電性連接；該輸出端與該三極管之集電極電性連接，該三極管之發射極接地，當電路穩定後，電容由充電狀態轉入放電狀態，該電容之放電電壓為該三極管之導通電壓，隨著放電過程延續，該電容的極板電壓減少到該三極管之導通電壓以下，該三極管恢復截止狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之脈衝產生裝置，其中該脈衝產生裝置進一步包括一用於檢測輸入電壓之檢測電路，該檢測電路與該輸入電路電性連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之脈衝產生裝置，其中該輸入電路進一步包括一第一電阻及一第二電阻，該輸入端經過串聯之該第一電阻及該第二電阻接地。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之脈衝產生裝置，其中該第一電阻與該第二電阻之間之連接線路上設有一第一節點，該電容之一極板電性連接至該第一節點。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之脈衝產生裝置，其中該脈衝產生裝置進一步包括一用於檢測輸入電壓之檢測電路，該檢測電路與該第一節點電性連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之脈衝產生裝置，其中該檢測電路包括一場效應管及一檢測端，該場效應管之柵極與該第一節點電性連接，該場效應管之源極接地，該場效應管之漏極與該檢測端電性連接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之脈衝產生裝置，其中該輸入電路進一步包括一第四電阻，該電容之一極板經過串聯之該第三電阻與該第四電阻接地。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之脈衝產生裝置，其中該第三電阻與該第四電阻之間之連接線路上設有一第二節點，該三極管之基極電性連接至該第二節點。
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