一種低失真脈沖濾波電路的制作方法
1.本技術實施例涉及脈沖濾波電路，特別涉及一種低失真脈沖濾波電路，屬于集成電路技術領域。
背景技術：
2.在一些應用系統中，比如電機控制、dc-dc電源等，芯片的數字信號輸入端口會產生一些脈沖噪聲信號，這些脈沖噪聲信號可能會對系統的正常工作噪聲影響，甚至會造成系統的損壞。為了抑制這些脈沖噪聲，通常會在數字信號輸入端口增加脈沖濾波電路。
3.傳統的脈沖濾波電路如圖1所示，由反相器、電阻和電容組成，這種電路雖然結構簡單，卻有個嚴重問題，就是輸出信號會產生一定的失真，特別是輸入脈沖寬度較窄時，如圖2所示。當輸入脈沖寬度較寬時，輸出脈沖寬度與輸入脈沖寬度近似相等，但是當輸入脈沖寬度較窄，特別是接近輸入脈沖濾波寬度時，輸出脈沖會有嚴重失真，會產生比輸入脈沖寬度更窄的波形信號，這時濾波電路已經失去了作用。
4.為了解決傳統脈沖濾波電路的問題，有許多人分別提出了各種不同的解決方法。如圖3所示，美國專利us6940326b2提供了一種脈沖濾波電路結構，電路包含兩路濾波電路(fist pulse generator)和一個觸發器，而兩路濾波電路的濾波或延時時間時相同的，當輸入脈沖寬度小于或等于濾波時間時，輸入脈沖會被當做噪聲濾掉；當輸入脈沖寬度大于濾波寬度時，一路濾波電路起到濾波作用，而另一路濾波電路的延時作用會對輸入脈沖寬度進行恢復，通過觸發器邏輯運算，最終使輸出脈沖寬度近似等于輸入脈沖寬度。
5.美國專利us8154324b2提出了另一種電路結構，電路包含反相器、電阻、電容、二極管和施密特觸發器，其中，電容兩端分別連接到了施密特觸發器的輸入和輸出端口，該結構利用了電容兩端電壓不會突變的特性，在施密特觸發器輸出電壓轉變時，快速提升或降低施密特觸發器輸入端口電壓，相對于傳統濾波電路，可以顯著降低輸出信號的失真度。
6.美國專利us8598911b2提出了又一種不同的電路結構，該結構通過若干開關器件分別控制不同電阻和電容，用來實現濾波和延時的作用，最終實現電路在濾除脈沖噪聲的同時又達到低失真信號傳輸。
7.以上美國專利結構都能夠有效抑制脈沖噪聲信號，并且實現了輸入信號的低失真傳輸，但是這些專利結構各自存在缺點。其中，專利us6940326b2電路結構包含兩路濾波電路，通常延時濾波電路中電阻和電容的尺寸較大，因此該電路的版圖面積較大，同時兩路濾波電路的失配也會造成信號失真度的增加；專利us8154324b2電路結構雖然較為簡單，但是輸入信號的上升和下降沿的延時無法做到在各種條件下(不同電壓、溫度、工藝角)保持相同，因此信號失真度較高；專利us8598911b2電路結構采用不同的電阻和電容來定義不同邊沿的濾波時間，這樣也會增加信號的失真度，同時電路采用較多的開關器件，也會導致版圖面積的增加。
技術實現要素：
8.為克服現有技術存在的不足，本發明提供了一種低失真脈沖濾波電路，用于解決現有的脈沖濾波電路信號失真度的問題。
9.為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：一種低失真脈沖濾波電路，其特征在于，包括異或門xor、單邊濾波電路、選通電路和rs觸發器；異或門xor的一個輸入端連接輸入脈沖信號in，異或門xor的輸出連接單邊濾波電路的輸入端，單邊濾波電路的輸出連接選通電路的數據輸入端口，選通電路的選擇輸入端口連接異或門xor與輸入脈沖信號in的連接端，選通電路的置位信號輸出連接rs觸發器的置位輸入端s，選通電路的一個復位信號輸出連接rs觸發器的復位輸入端r1，rs觸發器的另一個復位輸入端r2連接低失真脈沖濾波電路的復位輸入信號端rst，rs觸發器的輸出端q作為低失真脈沖濾波電路的輸出端輸出信號out并反饋連接至異或門xor的另一個輸入端；
10.所述rs觸發器包括二輸入或非門nor1和三輸入或非門nor2，二輸入或非門nor1的一個輸入端作為rs觸發器的置位輸入端s連接選通電路輸出的置位信號，二輸入或非門nor1的輸出連接三輸入或非門nor2的一個輸入端，三輸入或非門nor2的另外兩個輸入端分別作為rs觸發器的復位輸入端r1和復位輸入端r2，三輸入或非門nor2的輸出作為rs觸發器的輸出端q并連接至二輸入或非門nor1的另一個輸入端。
11.所述選通電路包括反相器inv1、傳輸門tg1、傳輸門tg2以及nmos管n1和nmos管n2，單邊濾波電路的輸出與作為選通電路數據輸入端口的傳輸門tg1的輸入端以及傳輸門tg2的輸入端連接在一起，傳輸門tg1中nmos管的柵極與反相器inv1的輸入端以及作為選通電路選擇輸入端口并與輸入脈沖信號in相連接的傳輸門tg2中pmos管的柵極和nmos管n2的柵極連接，反相器inv1的輸出連接傳輸門tg1中pmos管的柵極、傳輸門tg2中nmos管的柵極和nmos管n1的柵極，傳輸門tg1的輸出端連接nmos管n1的漏極并作為選通電路的置位信號輸出端，nmos管n1的源極接地，傳輸門tg2的輸出端連接nmos管n2的漏極并作為選通電路的一個復位信號輸出連接rs觸發器的復位輸入端r1，nmos管n2的源極接地。
12.進一步地，上述選通電路中，可采用兩個與門and1和and2替換傳輸門tg1、傳輸門tg2以及nmos管n1和nmos管n2，單邊濾波電路的輸出與作為選通電路數據輸入端口的與門and1的一個輸入端以及與門and2的一個輸入端連接在一起，與門and1的另一個輸入端連接反相器inv1的輸入端并作為選通電路選擇輸入端口與輸入脈沖信號in相連接，反相器inv1的輸出連接與門and2的另一個輸入端，與門and1的輸出作為選通電路的置位信號輸出端，與門and2的輸出作為選通電路的一個復位信號輸出連接rs觸發器的復位輸入端r1。
13.也可采用d觸發器替換選通電路和rs觸發器的方案，此時，單邊濾波電路的輸入端連接異或門xor的輸出端，單邊濾波電路的輸出連接d觸發器的時鐘輸入端，d觸發器的時鐘信號是上升沿時鐘信號，d觸發器的數據輸入端d連接異或門xor與輸入脈沖信號in的連接端，d觸發器的復位輸入端口reset連接低失真脈沖濾波電路的復位輸入信號端rst，d觸發器的輸出端q作為低失真脈沖濾波電路的輸出端輸出信號out并反饋連接至異或門xor的另一個輸入端口。
14.低失真脈沖濾波電路中，所述單邊濾波電路包括反相器inv2、pmos管p1、nmos管n3、電阻res1、電容c1和緩沖器buf1，反相器inv2的輸入端作為單邊濾波電路的輸入端連接異或門xor的輸出，反相器inv2的輸出連接pmos管p1的柵極和nmos管n3的柵極，pmos管p1的
源極連接vdd，pmos管p1的漏極通過電阻res1連接nmos管n3的漏極、電容c1的一端和緩沖器buf1的輸入端，電容c1的另一端連接nmos管n3的源極并接地，緩沖器buf1的輸出端即為單邊濾波電路的輸出端。
15.上述單邊濾波電路中，也可刪除電阻res1，pmos管p1的漏極與nmos管n3的漏極、電容c1的一端和緩沖器buf1的輸入端之間改為直接連接，同時，在pmos管p1的源極與vdd之間增設電流源i1，電流源i1的輸入端連接vdd，電流源i1的輸出端連接在pmos管p1的源極。
16.上述單邊濾波電路中，也可在緩沖器buf1的輸出端增設與門and3，緩沖器buf1的輸出連接與門and3的一個輸入端，與門and3的另一個輸入端連接反相器inv2的輸入端，與門and3的輸出作為單邊濾波電路的輸出端。
17.所述輸入脈沖信號in為正脈沖或負脈沖。
18.本發明的優點及顯著效果：
19.1.本發明能夠對輸入脈沖噪聲信號進行濾除，同時對輸入信號的脈寬進行恢復，做到低失真傳輸。本發明電路結構僅包含一路單邊濾波電路、一個觸發器和一個異或門，電路結構較為簡單。
20.2.本發明采用在上升沿和下降沿處復用同一路單邊濾波電路，可以實現在不同溫度、電壓和工藝條件下保證了輸入信號的低失真傳輸，又縮小了電路的版圖面積。由于上升和下降邊沿延時是由同一濾波電路產生，因此輸入輸出脈沖寬度在不同溫度、電壓和工藝條件下都基本相等，電路的輸入輸出信號失真度極小。
21.3.與現有大部分技術相比，電路結構簡單，因此對應的版圖面積較小，有助于降低芯片成本。
附圖說明
22.圖1是傳統脈沖濾波電路結構示意圖；
23.圖2是傳統脈沖濾波電路工作波形示意圖；
24.圖3是專利us6940326b2的電路結構示意圖；
25.圖4a是本發明提出的一種電路結構的示意圖；
26.圖4b是本發明提出的另一種電路結構的示意圖；
27.圖5a是選通電路的一種實現結構的示意圖；
28.圖5b是選通電路的另一種實現結構的示意圖；
29.圖6a是單邊濾波電路的一種實現結構的示意圖；
30.圖6b是單邊濾波電路的第二種實現結構的示意圖；
31.圖6c是單邊濾波電路的第三種實現結構的示意圖；
32.圖7是rs觸發器的一種實現結構的示意圖；
33.圖8是所發明結構的第一種實施例；
34.圖9是所發明結構的第一種實施例的工作波形圖；
35.圖10是所發明結構的第二種實施例；
36.圖11是所發明結構的第二種實施例的工作波形圖。
37.圖12是所發明結構的實現效果圖。
具體實施方式
38.下面結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
39.圖4a是本發明低失真脈沖濾波電路的一種實施電路，包括異或門xor、單邊濾波電路、選通電路和rs觸發器。當選通電路的選擇輸入端為高電平時，置位輸出端輸出電壓等于數據輸入端電壓，而復位輸出端口輸出電壓為低電平；當選擇輸入端為低電平時，復位輸出端輸出電壓等于數據輸入端口電壓，而置位輸出端口輸出電壓為低電平。當rs觸發器的置位輸入端為高電平，且兩個復位輸入端都為低電平時，rs觸發器輸出端口為高電平；當有一個復位輸入端為高電平或者兩個復位輸入端都為高電平，且置位輸入端為低電平時，rs觸發器輸出端為低電平；當置位輸入端和兩個復位輸入端口都為低電平時，rs觸發器的輸出端口電壓保持上一個狀態。
40.圖5a、圖5b分別是圖4a中選通電路的兩種實施電路。圖5a包括反相器inv1、傳輸門tg1、傳輸門tg2以及nmos管n1和nmos管n2。圖5b中采用兩個與門and1和and2替換圖5a中傳輸門tg1、傳輸門tg2以及nmos管n1和nmos管n2。
41.圖7是圖4a中rs觸發器的實施結構。包括二輸入或非門nor1和三輸入或非門nor2，二輸入或非門nor1的一個輸入端作為rs觸發器的置位輸入端s連接選通電路輸出的置位信號，二輸入或非門nor1的輸出連接三輸入或非門nor2的一個輸入端，三輸入或非門nor2的另外兩個輸入端分別作為rs觸發器的復位輸入端r1和復位輸入端r2，三輸入或非門nor2的輸出作為rs觸發器的輸出端q并連接至二輸入或非門nor1的另一個輸入端。
42.圖4b是本發明低失真脈沖濾波電路的另一種實施電路，采用d觸發器替換圖4a中選通電路和rs觸發器的方案，此時，單邊濾波電路的輸入端連接異或門xor的輸出端，單邊濾波電路的輸出連接d觸發器的時鐘輸入端，d觸發器的時鐘信號是上升沿時鐘信號，d觸發器的數據輸入端d連接異或門xor與輸入脈沖信號in的連接端，d觸發器的復位輸入端口reset連接低失真脈沖濾波電路的復位輸入信號端rst，d觸發器的輸出端q作為低失真脈沖濾波電路的輸出端輸出信號out并反饋連接至異或門xor的另一個輸入端口。
43.圖4a和圖4b中的單邊濾波電路可以采用三種實現電路如圖6a、圖6b和圖6c，單邊濾波電路僅對其輸入信號的上升沿進行延時，若輸入信號的脈沖寬度小于或等于濾波時間tfilter時，輸出電壓保持為低電平，表示輸入脈沖信號被濾除；若輸入信號的脈沖寬度大于濾波時間時，輸出電壓變為高電平；并且若輸入信號變為低電平時，輸出也立即變為低電平。圖6a包括反相器inv2、pmos管p1、nmos管n3、電阻res1、電容c1和緩沖器buf1。圖6b中，刪除了圖6a中的電阻res1，pmos管p1的漏極與nmos管n3的漏極、電容c1的一端和緩沖器buf1的輸入端之間改為直接連接，同時，在pmos管p1的源極與vdd之間增設電流源i1，電流源i1的輸入端連接vdd，電流源i1的輸出端連接在pmos管p1的源極。圖6c中，在圖6a緩沖器buf1的輸出端增設與門and3，緩沖器buf1的輸出連接與門and3的一個輸入端，與門and3的另一個輸入端連接反相器inv2的輸入端，與門and3的輸出作為單邊濾波電路的輸出端。
44.圖8是本發明低失真脈沖濾波電路圖4a中的單邊濾波電路采用圖6a電路，選通電路采用圖5b電路的實施電路。圖9是圖8實施電路的工作波形圖，單邊濾波電路的延時時間為t_flt，當輸入in變高或變低時，輸出out與in經過異或門xor的邏輯運算，a變為由低電平變為高電平，此時單邊濾波電路開始進行計時，當輸入in脈沖寬度小于或等于t_flt時，即在單邊濾波電路輸出b未產生電平翻轉時輸入in就產生了變化，由于xor作用，a由高電平變
為低電平，out也無變化；當輸入in脈沖寬度大于t_flt時，單邊濾波電路輸出b產生電平翻轉，b由低電平變為高電平，rs觸發器置位端輸入s(或復位端r)也變為高電平，rs觸發器輸出out由低電平變為高電平(或由高電平變為低電平)，同時由于xor作用，a立即由高電平變為低電平，b也變為低電平，b表現為一個脈沖信號；輸入in分別在上升和下降邊沿經過兩次計時和若干邏輯運算，最終會獲得與輸入in脈沖寬度相同的輸出out。電路實現的效果如圖12所示，輸入in脈沖寬度為pw_in，輸出out脈沖寬度為pw_out，當pw_in小于等于t_flt時，pw_out等于0，當pw_in大于t_flt時，pw_out等于pw_in。
45.圖10是本發明低失真脈沖濾波電路采用圖4b的實施結構，其中的單邊濾波電路采用圖6c電路,與門and3的輸出連接d觸發器的時鐘輸入端clk。圖11是圖10實施電路的工作波形圖，同樣可以得到圖12效果。單邊濾波電路的延時時間為t_flt，當輸入in變高或變低時，輸出out與in經過異或門xor的邏輯運算，a變為由低電平變為高電平，此時單邊濾波電路開始進行計時，當輸入in脈沖寬度小于或等于t_flt時，即在單邊濾波電路輸出b未產生電平翻轉時輸入in就產生了變化，由于xor作用，a由高電平變為低電平，out也無變化；當輸入in脈沖寬度大于t_flt時，單邊濾波電路輸出b產生電平翻轉，b由低電平變為高電平，由此，b產生了一個上升沿，并輸入到d觸發器的時鐘輸入端clk，d觸發器的輸出out轉變為與d(in)相同的電平狀態，out狀態變為與in相同后，經過異或門xor運算，a變為低電平，b也變為低電平。這樣，輸入信號in分別在前后兩個邊沿處經過邏輯處理后，最終會獲得與in脈沖寬度相同的輸出信號out。
46.單邊濾波電路僅對其輸入信號a的上升沿進行延時，若輸入信號a的脈沖寬度小于或等于濾波時間tfilter時，輸出電壓保持為低電平，表示輸入脈沖信號a被濾除；若輸入信號a的脈沖寬度大于濾波時間時，輸出電壓b變為高電平；并且若輸入信號a變為低電平時，輸出b也立即變為低電平。
47.低失真脈沖濾波電路的脈沖輸入端輸入信號in的脈沖寬度若小于或等于單邊濾波電路的濾波時間tfilter，則輸出無變化；若輸入信號in的脈沖寬度大于單邊濾波電路的濾波時間tfilter，則輸出out脈沖寬度與輸入信號in脈沖寬度相等。
48.本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
49.以上實施例并不用以限制本發明，凡在本發明實施例的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種低失真脈沖濾波電路，其特征在于，包括異或門xor、單邊濾波電路、選通電路和rs觸發器；異或門xor的一個輸入端連接輸入脈沖信號in，異或門xor的輸出連接單邊濾波電路的輸入端，單邊濾波電路的輸出連接選通電路的數據輸入端口，選通電路的選擇輸入端口連接異或門xor與輸入脈沖信號in的連接端，選通電路的置位信號輸出連接rs觸發器的置位輸入端s，選通電路的一個復位信號輸出連接rs觸發器的復位輸入端r1，rs觸發器的另一個復位輸入端r2連接低失真脈沖濾波電路的復位輸入信號端rst，rs觸發器的輸出端q作為低失真脈沖濾波電路的輸出端輸出信號out并反饋連接至異或門xor的另一個輸入端；所述rs觸發器包括二輸入或非門nor1和三輸入或非門nor2，二輸入或非門nor1的一個輸入端作為rs觸發器的置位輸入端s連接選通電路輸出的置位信號，二輸入或非門nor1的輸出連接三輸入或非門nor2的一個輸入端，三輸入或非門nor2的另外兩個輸入端分別作為rs觸發器的復位輸入端r1和復位輸入端r2，三輸入或非門nor2的輸出作為rs觸發器的輸出端q并連接至二輸入或非門nor1的另一個輸入端。2.根據權利要求1所述的低失真脈沖濾波電路，其特征在于，所述選通電路包括反相器inv1、傳輸門tg1、傳輸門tg2以及nmos管n1和nmos管n2，單邊濾波電路的輸出與作為選通電路數據輸入端口的傳輸門tg1的輸入端以及傳輸門tg2的輸入端連接在一起，傳輸門tg1中nmos管的柵極與反相器inv1的輸入端以及作為選通電路選擇輸入端口并與輸入脈沖信號in相連接的傳輸門tg2中pmos管的柵極和nmos管n2的柵極連接，反相器inv1的輸出連接傳輸門tg1中pmos管的柵極、傳輸門tg2中nmos管的柵極和nmos管n1的柵極，傳輸門tg1的輸出端連接nmos管n1的漏極并作為選通電路的置位信號輸出端，nmos管n1的源極接地，傳輸門tg2的輸出端連接nmos管n2的漏極并作為選通電路的一個復位信號輸出連接rs觸發器的復位輸入端r1，nmos管n2的源極接地。3.根據權利要求2所述的低失真脈沖濾波電路，其特征在于，所述選通電路中，采用兩個與門and1和and2替換傳輸門tg1、傳輸門tg2以及nmos管n1和nmos管n2，單邊濾波電路的輸出與作為選通電路數據輸入端口的與門and1的一個輸入端以及與門and2的一個輸入端連接在一起，與門and1的另一個輸入端連接反相器inv1的輸入端并作為選通電路選擇輸入端口與輸入脈沖信號in相連接，反相器inv1的輸出連接與門and2的另一個輸入端，與門and1的輸出作為選通電路的置位信號輸出端，與門and2的輸出作為選通電路的一個復位信號輸出連接rs觸發器的復位輸入端r1。4.根據權利要求1所述的低失真脈沖濾波電路，其特征在于，采用d觸發器替換選通電路和rs觸發器，單邊濾波電路的輸入端連接異或門xor的輸出端，單邊濾波電路的輸出連接d觸發器的時鐘輸入端，d觸發器的數據輸入端d連接異或門xor與輸入脈沖信號in的連接端，d觸發器的復位輸入端口reset連接低失真脈沖濾波電路的復位輸入信號端rst，d觸發器的輸出端q作為低失真脈沖濾波電路的輸出端輸出信號out并反饋連接至異或門xor的另一個輸入端口。5.根據權利要求4所述的低失真脈沖濾波電路，其特征在于，所述d觸發器的時鐘信號是上升沿時鐘信號。6.根據權利要求1或4所述的低失真脈沖濾波電路，其特征在于，所述單邊濾波電路包括反相器inv2、pmos管p1、nmos管n3、電阻res1、電容c1和緩沖器buf1，反相器inv2的輸入端作為單邊濾波電路的輸入端連接異或門xor的輸出，反相器inv2的輸出連接pmos管p1的柵
極和nmos管n3的柵極，pmos管p1的源極連接vdd，pmos管p1的漏極通過電阻res1連接nmos管n3的漏極、電容c1的一端和緩沖器buf1的輸入端，電容c1的另一端連接nmos管n3的源極并接地，緩沖器buf1的輸出端即為單邊濾波電路的輸出端。7.根據權利要求6所述的低失真脈沖濾波電路，其特征在于，所述單邊濾波電路中，刪除電阻res1，pmos管p1的漏極與nmos管n3的漏極、電容c1的一端和緩沖器buf1的輸入端之間改為直接連接，同時，在pmos管p1的源極與vdd之間增設電流源i1，電流源i1的輸入端連接vdd，電流源i1的輸出端連接在pmos管p1的源極。8.根據權利要求6所述的低失真脈沖濾波電路，其特征在于，所述單邊濾波電路中，在緩沖器buf1的輸出端增設與門and3，緩沖器buf1的輸出連接與門and3的一個輸入端，與門and3的另一個輸入端連接反相器inv2的輸入端，與門and3的輸出作為單邊濾波電路的輸出端。9.根據權利要求1或4所述的低失真脈沖濾波電路，其特征在于，輸入脈沖信號in為正脈沖或負脈沖。
技術總結
一種低失真脈沖濾波電路，包括異或門XOR、單邊濾波電路、選通電路和RS觸發器，XOR的一個輸入端連接輸入脈沖信號I，XOR的輸出連接單邊濾波電路的輸入端，單邊濾波電路的輸出連接選通電路的數據輸入端口，選通電路的選擇輸入端口連接XOR與I的連接端，選通電路的置位信號輸出連接RS觸發器的置位輸入端S，選通電路的一個復位信號輸出連接RS觸發器的復位輸入端R1，RS觸發器的另一個復位輸入端R2連接低失真脈沖濾波電路的復位輸入信號端RST，RS觸發器的輸出端Q作為低失真脈沖濾波電路的輸出端輸出信號OUT并反饋連接至異或門XOR的另一個輸入端。輸入端。輸入端。
