专利名称：滤波器及滤波方法
技术领域：
本发明涉及一种滤波器，特别是涉及一种不需额外提供高频脉冲及维持输入信号与输出信号脉沖宽度相同的滤波器。
背景技术：
许多数字讯号接口与总线皆有最小脉冲宽度与抑制噪声的规格。此规格主要是用来避免电子系统上的噪声影响数字讯号的质量，而产生误动作的现象。现有技术主要是利用下述的第一种传统滤波器或第二种传统滤波器来解决此一问题。
第一种传统滤波器
请参照图1,其示出了为第一种传统滤波器的示意图。第一种传统滤波
器10包括反相器110、电阻R及电容C。反相器110用以将输入信号Sinl反相为反相输入信号Sinl，。反相输入信号Sinl，经电阻R及电容C滤波后，输出输出信号Soutl。
然而，由于传统滤波器IO将使得整体信号的衰减，因此造成输出信号Soutl无法保持与输入信号Sinl相同的脉沖宽度。
第二种传统滤波器
此外，于美国专利申请案号US2007/0071085图2中，披露了另一种传统滤波器。此传统滤波器必须额外地接收一组高频频率，来实现滤除噪声的效果。
然而，目前电子系统正朝向低耗电的趋势，因此，电子系统往往会处于待命状态或休眠状态。当电子系统处于待命状态或休眠状态时，即无法提供高频频率给传统滤波器，而无法实现滤除噪声的效果。
发明内容
本发明是有关于一种滤波器，不仅不需高频频率，还能维持输入信号与输出信号脉冲宽度相同。
根据本发明，提出一种滤波器。滤波器包括第一比较电压产生单元、第二比较电压产生单元、比较器及第一反相器。第一比较电压产生单元用以根据输入信号产生第一比较电压。第二比较电压产生单元用以产生第二比较电压。当第一比较电压未超过第一参考电压时，第二比较电压等于第一参考电压，当第一比较电压超过第一参考电压时，第二比较电压等于第二参考电压，第一参考电压及该第二参考电压根据一最小脉沖宽度而得。比较器用以根据第一比较电压及第二比较电压输出滤波后信号。第一反相器用以将滤波后信号反相为输出信号。
根据本发明，提出一种滤波方法。滤波方法包括如下步骤(a)根据输入信号产生第一比较电压；(b)产生第二比较电压，当第一比较电压未超过第一参考电压时，第二比较电压等于第一参考电压，当第一比较电压超过第一参考电压时，第二比较电压等于第二参考电压，第一参考电压及第二参考电压根据一最小脉冲宽度而得；(c)根据第一比较电压及第二比
较电压输出滤波后信号；以及(d)将滤波后信号反相为输出信号。
为让使本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
图1示出了第一种传统滤波器的示意图。
图2示出了依照本发明较佳实施例的一种滤波器的方块图。
图3示出了滤波器60的细部电路图。
图4示出了滤波器60处于噪声滤除模式的时序图。
图5示出了滤波器60处于讯号通过模式的时序图。
图6示出了依照本发明较佳实施例的 一种滤波方法的流程图。
附图符号说明
10:第一种传统滤波器20:第一比较电压产生单元 30:第二比较电压产生单元 40:比较器
50、 210、 330:反相器
60:依照本发明较佳实施例的一种滤波器
110:反相器
220:充电电路
230:第一放电电路
240:第二放电电路
244、320:逻辑门
310:电流源
610~640:步骤
Tl-T8:时段 R、 Rl、 R2:电阻 C:电容
VI:第一比较电压 V2:第二比较电压 Voutb:滤波后信号 Vrefl:第一参考电压 Vref2:第二参考电压 SW1、 SW2、 SW3、 SW4:开关 Sinl、 Sin2:输入信号 Sin2':反相输入信号 Soutl、 Sout2:输出信号
具体实施方式
滤波器的电路
请参照图2，其示出了为依照本发明较佳实施例的一种滤波器的方块 图。滤波器60包括第一比较电压产生单元20、第二比较电压产生单元30、 比较器40及反相器50。第一比较电压产生单元20用以根据输入信号Sin2 产生第一比较电压VI，而第二比较电压产生单元30用以产生第二比较电压V2。
当第一比较电压VI未超过第一参考电压Vrefl时，第二比较电压V2 等于第一参考电压Vrefl。而当第一比较电压VI超过第一参考电压Vrefl 时，第二比较电压V2等于第二参考电压Vref2。第一参考电压Vrefl及第 二参考电压Vref2例如是根据数字讯号接口或总线所规范的最小脉沖宽度 而得，而总线例如为12C。
第一比较电压VI及第二比较电压V2分別被输入至比较器40的非反相 输入端及反相输入端。比较器40用以根据第一比较电压VI及第二比较电 压V2输出滤波后信号Voutb。反相器50接收滤波后信号Voutb后，将滤波 后信号Voutb反相为输出信号Sout2。
请参照图3,其示出了为滤波器60的细部电路图。上述第一比较电压 产生单元20进一步包括电容C、反相器210、充电电路220、第一放电电路 230及第二放电电路240。反相器210用以反相输入信号Sin2,以输出反相 输入信号Sin2，。
充电电路220用以根据反相输入信号Sin2，对电容C进行充电，当反 相输入信号Sin2，等于一高逻辑电平时，第一比较电压VI即随着电容C充 电而逐渐增加。其中，高逻辑电平例如为逻辑"1"。
第一放电电路230用以根据输入信号Sin2对电容C进行放电，当输入 信号Sin2等于高逻辑电平时，第一比较电压VI即随着电容C放电而逐渐 下降。
第二放电电路240进一步包括开关SW1及逻辑门2",且开关SW1与电 容C并联。其中，逻辑门244例如为与门(AND Gate)。第二放电电路2斗0 用以根据输入信号S in2及输出信号Sou 12对电容C进行放电。当输入信号 Sin2及输出信号Sout2等于高逻辑电平时，逻辑门244导通(TurnOn)开关 SW1,使得电容C所储存的电压经由开关SW1放电，第一比较电压V1即随 着电容C放电而迅速下降。
上述第二比较电压产生单元30进一步包括电流源310、电阻R1、电阻 R2、开关SW2、开关SW3、开关SW4、反相器330及逻辑门320。电流源310 与开关SW3、电阻R1及电阻R2串联，且开关SW2与电阻R1并联。开关SW3 受控于滤波后信号Voutb及反相输入信号Sin2，，以选择性地将电流源310 与电阻Rl电性连接。前述逻辑门320例如为或非门(NOR Gate)。当滤波后信号Voutb及反 相输入信号Sin2'为低逻辑电平时，逻辑门320输出高逻辑电平。反相器 330将高逻辑电平反相为低逻辑电平，以关闭(Turn Off)开关SW3。由于开 关SW3被关闭，因此切断了电流源310与电阻R1的电性连接。如此一来， 在此稳定状态时，滤波器60将不会消耗电力，而达到省电的效果。
反之，若滤波后信号Voutb及反相输入信号Sin2，不同时为低逻辑电 平，开关SW3即被导通，使得电流源310与电阻Rl电性连接。电流源310 提供的电流I经由开关SW3流经电阻Rl及电阻R2，以产生第一参考电压 Vrefl做为前述的第二比较电压V2 (如图2所示)。
上述开关SW4亦受控于滤波后信号Voutb及反相输入信号Sin2，，以选 择性地将比较器40的输出端与一接地端电性连接。当滤波后信号Voutb及 反相输入信号Sin2，为低逻辑电平时，逻辑门320导通开关SW4，使得比 较器40的输出端与接地端电性连接。由于滤波后信号Voutb等于低逻辑电 平，因此，输出信号Sout2将被强制为高逻辑电平。
而开关SW2受控于滤波后信号Voutb以选择性地导通。当第一比较电 压VI大于第一参考电压Vrefl时，滤波后信号Voutb由低逻辑电平上升为 高逻辑电平，使得开关SW2被导通(Turn On)。电流源310提供的电流I将 经开关SW2流经电阻R2，以产生第二参考电压Vref2做为前述的第二比较 电压V2。
前述滤波器60根据输入信号Sin2的不同而选择性操作于噪声滤除模 式或讯号通过模式。若输入信号Sin2受到噪声干扰时，滤波器60即操作 于噪声滤除模式，以滤除噪声。反之，若输入信号Sin2未受到噪声千扰时， 滤波器60即操作于讯号通过模式，以保持原输入信号Sin2完整且不失真 地通过滤波器60后输出。而下述内容即分别对滤波器60操作于噪声滤除 模式或讯号通过模式做更进一步地说明。
噪声滤除模式的时序
请同时参照图3及图4,图4示出了为滤波器60处于噪声滤除模式的 时序图。前述的输入信号Sin2于图4中是以一受到噪声干扰的输入信号为 例说明，且高逻辑电平及低逻辑电平分别以逻辑"1"及逻辑"0"为例说 明。当滤波器60处于时段T1时，输入信号Sin2及第一比较电压VI分别 等于高逻辑电平及低逻辑电平，且反相输入信号Sin2，等于低逻辑电平。 于此时段中，逻辑门320及开关SW4将受控于滤波后信号Voutb及反相输 入信号Sin2，而强制地控制滤波后信号Voutb等于低逻辑电平，并使得输 出信号Sout2等于高逻辑电平。此外，开关SW3将受控于滤波后信号Voutb 及反相输入信号Sin2，而截止(Turn Off),使得滤波器60于时段Tl的消 耗电量近似于0。
之后当滤波器60处于时段T2时，输入信号Sin2因噪声干扰，而形成 一噪声脉冲，使得输入信号Sin2由高逻辑电平下降至低逻辑电平，且反相 输入信号Sin2，等于高逻辑电平。充电电路220受控于反相输入信号Sin2' 开始对电容C充电，使得第一比较电压Vl緩慢上升。由于噪声的脉沖宽度 多为50n秒以内，因此，第一比较电压VI于时段T2内不会大于第一参考 电压Vrefl。所以，滤波后信号Voutb仍等于低逻辑电平，并使得输出信号 Sout2等于高逻辑电平。
最后当滤波器60处于时段T3时，输入信号Sin2由低逻辑电平回复上 升至高逻辑电平。第一放电电路230受控于输入信号Sin2对电容C进行放 电，使得第一比较电压VI下降至低逻辑电平。此外，第二放电电路240受 控于输入信号Sin2及输出信号Sout2对电容C进行放电，以加速第一比较 电压VI的下降速度。由于第一比较电压VI为低逻辑电平，因此，滤波后 信号Voutb仍等于低逻辑电平，并使得输出信号Sout2等于高逻辑电平。
讯号通过模式的时序
请同时参照图3及图5，图5示出了滤波器60处于讯号通过模式的时 序图。前述的输入信号Sin2于图5中是 以一不受到噪声干扰的输入 信号为例说明，且高逻辑电平及低逻辑电平分别以逻辑，，1"及逻辑，，0" 为例"i兌明。
当滤波器60处于时段T4时，输入信号Sin2及第一比较电压VI分别 等于高逻辑电平及低逻辑电平，且反相输入信号Sin2，等于低逻辑电平。 于此时段中，逻辑门320及开关SW4将受控于滤波后信号Voutb及反相输 入信号Sin2'而强制地控制滤波后信号Voutb等于低逻辑电平，并使得输 出信号Sout2等于高逻辑电平。此外，开关SW3将受控于滤波后信号Voutb及反相输入信号Sin2，而截止(Turn Off),使得滤波器60于时段Tl的消 耗电量近似于0。
之后当滤波器60处于时段T5时，输入信号Sin2由高逻辑电平下降至 低逻辑电平，且反相输入信号Sin2，等于高逻辑电平。充电电路220受控 于反相输入信号Sin2，开始对电容C充电，使得第一比较电压VI緩慢上升。 由于第一比较电压VI于时段T5内不大于第一参考电压Vrefl,所以，滤波 后信号Voutb仍等于低逻辑电平，并使得输出信号Sout2等于高逻辑电平。
接着当滤波器60处于时段T6时，输入信号Sin2仍等于低逻辑电平且 第一比较电压V1因充电电路220对电容C的持续充电，而大于第一参考电 压Vrefl。由于第一比较电压VI大于第一参考电压Vrefl,因此，滤波后 信号Voutb由低逻辑电平上升为高逻辑电平，使得输出信号Sout2由高逻 辑电平下降为低逻辑电平。当滤波后信号Voutb由低逻辑电平上升为高逻 辑电平后，前述的第二比较电压V2 (如图2所示)即由第一参考电压Vrefl 改变为Vref2。
跟着当滤波器60处于时段T7时，输入信号Sin2由低逻辑电平上升至 高逻辑电平，第一放电电电路230受控于输入信号Sin2开始对电容C进行 放电，使得第一比较电压Vl緩慢下降。由于第一比较电压VI于时段T7内 不小于第二参考电压Vref2，所以，滤波后信号Voutb仍等于高逻辑电平， 并使得输出信号Sout2等于低逻辑电平。
最后当滤波器60处于时段T8时，输入信号Sin2仍等于高逻辑电平且 第一比较电压VI因第一放电电路230对电容C的持续放电，而小于第二参 考电压Vref2。由于第一比较电压VI小于第二参考电压Vref2,因此，滤 波后信号Voutb由高逻辑电平下降为低逻辑电平，使得输出信号Sout2由 低逻辑电平上升为高逻辑电平。于此时段内由于输入信号Sin2及输出信号 Sout2皆为高逻辑电平，因此逻辑门244导通开关SW1,以加速第一比较电 压VI的下降速度。
需进一步说明的是，上述滤波器60仅需适当地调整充电电路220、第 一放电电路230、第一参考电压Vrefl及第二参考电压Vref2,即可使得时 段T5等于时段T7。如此一来，输出信号Sout2的脉冲宽度即等于输入信号 Sin2的脉沖宽度，使得输出信号Sout2不因讯号衰减而失真。
ii滤波方法
请同时参照图2及图6,图6示出了为依照本发明较佳实施例的一种滤 波方法的流程图。滤波方法可用于上述滤波器60,且包括如下步骤首先 如步骤610所示，第一比较电压产生单元20根据输入信号Sin2产生第一 比较电压V1。接着如步骤620所示，第二比较电压产生单元30产生第二比 较电压V2。其中，当第一比较电压VI未超过第一参考电压Vrefl时，第二 比较电压V2等于第一参考电压Vrefl,当第一比较电压VI超过第一参考电 压Vrefl时，第二比较电压V2等于第二参考电压Vref2,第一参考电压Vrefl 及第二参考电压Vref2根据一最小脉冲宽度而得。跟着如步骤630所示， 比较器40根据第一比较电压Vrefl及第二比较电压Vref2输出滤波后信号 Voutb。然后如步骤640所示，将滤波后信号Voutb反相为输出信号Sout2。
本发明上述实施例所披露的滤波器及滤波方法，不仅输出信号能保持 与输入信号相同的脉冲宽度，且不需要额外地接收一组高频频率。所以即 便电子系统处于待命状态或休眠状态，上述实施例所披露的滤波器及滤波 方法亦能正常工作，以实现滤除噪声的效果。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限 定本发明。本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可作 各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围以本申请的权利要求为准。
1权利要求
1. 一种滤波器，包括一第一比较电压产生单元，用以根据一输入信号产生一第一比较电压；一第二比较电压产生单元，用以产生一第二比较电压，当该第一比较电压未超过一第一参考电压时，该第二比较电压等于该第一参考电压，当该第一比较电压超过该第一参考电压时，该第二比较电压等于该第二参考电压，该第一参考电压及该第二参考电压根据一最小脉冲宽度而得；一比较器，用以根据该第一比较电压及该第二比较电压输出一滤波后信号；以及一第一反相器，用以将该滤波后信号反相为一输出信号。
2. 如权利要求1所述的滤波器，其中该第一比较电压产生单元包括 一电容；一第二反相器，用以反相该输入信号，以输出一反相输入信号； 一充电电路，用以根据该反相输入信号对该电容进行充电；以及 一第 一放电电路，用以根据该输入信号对该电容进行放电。
3. 如权利要求2所述的滤波器，其中该第一比较电压产生单元还包括 一第二放电电路，用以根据该输入信号及该输出信号对该电容进行放电。
4. 如权利要求3所述的滤波器，其中该第二放电电路包括 一开关，与该电容并联；以及一逻辑门，当该输入信号及该输出信号皆为一高逻辑电平时，该逻辑 门导通该开关，使得该电容经由该开关放电。
5. 如权利要求1所述的滤波器，其中该第二比较电压产生单元包括 一第一电阻；一第一开关，与该第一电阻并联，并受控于该滤波后信号；一第二电阻，与该第一电阻串联；一电it源；一第二开关，受控于该滤波后信号或一反相输入信号，以选择性地将 该电流源与该第一电阻电性连接；以及一第三开关，受控于该滤波后信号或该反相输入信号，以选择性地将该比较器的 一输出端与 一接地端电性连接。
6. 如权利要求5所述的滤波器，其中当该滤波后信号为一高逻辑电平 时，该第一开关将被导通。
7. 如权利要求5所述的滤波器，其中当该滤波后信号及该反相输入信 号为一低逻辑电平时，该第二开关将该电流源与该第一电阻电性连接。
8. 如权利要求5所述的滤波器，其中当该滤波后信号及该反相输入信 号为一低逻辑电平时，该第三开关将该比较器的该输出端与该接地端电性 连接。
9. 如权利要求5所述的滤波器，其中该第二比较电压产生单元还包括 一逻辑门，当该滤波后信号及该反相输入信号为一低逻辑电平时，输出一高逻辑电平；以及一第二反相器，用以将该高逻辑电平反相为该低逻辑电平，以关闭该 第二开关，使得该第二开关切断该电流源与该第一电阻的电性连接。
10. 如权利要求5所述的滤波器，其中该第二比较电压产生单元还包括一逻辑门，当该滤波后信号及该反相输入信号为一低逻辑电平时，该 逻辑门导通该第三开关，使得该第三开关将该比较器的该输出端与该接地 端电性连接。
11. 如权利要求1所述的滤波器，其中当该输入信号及该第一比较电 压分别等于一高逻辑电平及一低逻辑电平时，该滤波后信号等于该低逻辑 电平。
12. 如权利要求1所述的滤波器，其中当该输入信号等于一低逻辑电 平且该第一比较电压不大于该第一参考电压时，该滤波后信号等于该低逻 辑电平。
13. 如权利要求1所述的滤波器，其中当该输入信号等于一低逻辑电 平且该第一比较电压大于该第一参考电压时，该滤波后信号等于该高逻辑 电平。
14. 如权利要求1所述的滤波器，其中当该输入信号等于一高逻辑电 平且该第一比较电压不小于该第二参考电压时，该滤波后信号等于该高逻 辑电平。
15. 如权利要求1所述的滤波器，其中当该输入信号等于一高逻辑电平且该第一比较电压小于该第二参考电压时，该滤波后信号等于该低逻辑 电平。
16. —种滤波方法，包括(a) 根据一输入信号产生一第一比较电压；(b) 产生一第二比较电压，当该第一比较电压未超过一第一参考电压 时，该第二比较电压等于该第一参考电压，当该第一比较电压超过该第一 参考电压时，该第二比较电压等于该第二参考电压，该第一参考电压及该 第二参考电压是根据一最小脉冲宽度而得；(c) 根据该第一比较电压及该第二比较电压输出一滤波后信号；以及(d) 将该滤波后信号反相为一输出信号。
17. 如权利要求16所述的滤波方法，其中于该步骤(c)中，当该输入 信号及该第一比较电压分别等于一高逻辑电平及一低逻辑电平时，该滤波后信号等于该低逻辑电平。
18. 如权利要求16所述的滤波方法，其中于该步骤(c)中，当该输入信号等于一低逻辑电平且该第一比较电压不大于该第一参考电压时，该滤 波后信号等于该低逻辑电平。
19. 如权利要求16所述的滤波方法，其中于该步骤(c)中，当该输入信号等于一低逻辑电平且该第一比较电压大于该第一参考电压时，该滤波 后信号等于该高逻辑电平。
20. 如权利要求16所述的滤波方法，其中于该步骤(c)中，当该输入信号等于一高逻辑电平且该第一比较电压不小于该第二参考电压时，该滤 波后信号等于该高逻辑电平。
21. 如权利要求16所述的滤波方法，其中于该步骤(c)中，当该输入信号等于一高逻辑电平且该第一比较电压小于该第二参考电压时，该滤波 后信号等于该低逻辑电平。
全文摘要
一种滤波器及滤波方法。滤波器包括第一比较电压产生单元、第二比较电压产生单元、比较器及第一反相器。第一比较电压产生单元用以根据输入信号产生第一比较电压。第二比较电压产生单元用以产生第二比较电压。当第一比较电压未超过第一参考电压时，第二比较电压等于第一参考电压。当第一比较电压超过第一参考电压时，第二比较电压等于第二参考电压。第一参考电压及该第二参考电压根据一最小脉冲宽度而得。比较器用以根据第一比较电压及第二比较电压输出滤波后信号。第一反相器用以将滤波后信号反相为输出信号。
文档编号H03H1/02GK101505142SQ200810004879
公开日2009年8月12日 申请日期2008年2月5日 优先权日2008年2月5日
发明者张刚硕, 洪裕隆 申请人:旺玖科技股份有限公司