一种用于快速通断机械开关的干扰过滤装置及方法_2

文档序号:9690628阅读:来源:国知局
所述采样保持电路重新恢复对开关信号变化的快速跟踪,准备下一次开关通断过程中对干扰信号的滤波处理。
[0019]进一步地,在所述开关电路断开期间所述采样保持电路的输出电压始终保持与所述一个或多个开关闭合相对应的电压值不变,通过检测输出信号的电压值对开关闭合进行判断和识别。
[0020]如上所述,本发明的用于快速通断机械开关的干扰过滤装置及方法,具有以下有益效果:本发明提供的干扰信号过滤方法,通过延时电路及开关电路,在开关信号受干扰时将采样保持电路与开关信号断开,同时在干扰信号结束时恢复采样保持电路与开关信号的连接,避免了普通RC滤波电路所带来的信号延迟,同时对干扰信号的过滤也更为彻底,用于对快速通断的开关信号实施干扰过滤,尤其用于对干扰信号更为敏感的将多个开关进行串并联组合并通过检测开关信号电压值的大小来对闭合的开关进行识别的情形。
【附图说明】
[0021]图1显示为现有技术中的RC滤波电路原理示意图。
[0022]图2显示为本发明实施例1中的用于快速通断机械开关的干扰过滤装置的电路原理示意图。
[0023]图3显示为本发明实施例2中的用于快速通断机械开关的干扰过滤装置的电路原理示意图。
[0024]图4显示为小力度敲打时信号未受干扰的波形图,其中,位于上方的曲线代表未经处理的原始的开关信号,位于下方的曲线为经过抗干扰处理后的输出信号。
[0025]图5显示为大力度敲打时信号受到干扰时的波形图,其中,位于上方的曲线代表未经处理的原始的开关信号,位于下方的曲线为经过抗干扰处理后的输出信号。
[0026]图6显示为机械开关闭合瞬间的波形细节图,其中,位于上方的曲线代表未经处理的原始的开关信号,位于下方的曲线为经过抗干扰处理后的输出信号。
[0027]元件标号说明
[0028]100开关
[0029]101机械开关
[0030]200输入电路[0031 ]201上拉电阻
[0032]202第一运算放大器
[0033]300延时电路
[0034]301第一电阻
[0035]302第二电阻
[0036]303三极管
[0037]304第三电阻
[0038]305第一电容
[0039]306第四电阻
[0040]307第一非门[0041 ]308第二非门
[0042]400开关电路
[0043]401PMOS 管
[0044]500采样保持电路
[0045]501第二电容
[0046]502第二运算放大器
【具体实施方式】
[0047]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0048]请参阅图2?图6。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0049]实施例1
[0050]如图2所示,本实施例提供一种用于快速通断机械开关的干扰过滤装置,包括:开关100,用于产生开关信号;输入电路200,连接于所述开关100,用于为所述开关信号提供阻抗匹配;延时电路300,连接于所述输入电路200,用于在所述开关信号的触发下,经内部延时后输出延时及脉宽均可调的控制脉冲;开关电路400,连接于所述延时电路300,用于在所述控制脉冲的控制下实现通断;以及采样保持电路500,连接于所述开关电路400,用于在开关电路400闭合时,对输入信号进行快速采样以跟踪输入信号的变化,在开关电路400断开时,输出电压保持不变。
[0051]如图2所示,所述开关100包括机械开关101,其第一端接地,第二端连接于所述输入电路200的信号输入端。由于输入电路200中的上拉电阻201的上拉作用,开关100的另一端上的开关信号将保持高电平。当开关100闭合时,开关信号由高电平变为低电平,并在开关100断开后恢复高电平。
[0052]如图2所示,所述输入电路200包括上拉电阻201和第一运算放大器202,其中,所述上拉电阻201的第一端与电源VCC相连,第二端与所述开关100的第二端及第一运算放大器202的同相输入端相连,所述第一运算放大器202的反相输入端与输出端相连。所述输入电路200通常用于为输入信号提供阻抗匹配,在本实施例中被接成电压跟随器的形式。当开关100闭合时,第一运算放大器202的输入端变为低电平,其输出端也随之变为0V,当开关100断开时,第一运算放大器202的输入端变为高电平,其输出端也随之输出高电平,升高到接近VCC的电压值。当然,所述输入电路200中的运算放大器不限于所述电压跟随器的连接方式,也可以是其它的实现阻抗匹配的电路形式,甚至于在无需进行阻抗匹配的情形下将所述运算放大器直接省掉。
[0053]如图2所示,所述延时电路300包括触发电路、延时充放电电路以及延时信号整形电路。
[0054]在本实施例中,所述触发电路包括三极管303、第一电阻301及第二电阻302,其中,所述第一电阻301的第一端与三极管303的发射极及电源VCC相连,第二端与三极管303的基极及第二电阻302的第一端相连,所述第二电阻302的第二端与输入电路200的输出端及开关电路400的输入端相连。所述延时充放电电路包括第三电阻304、第一电容305和第四电阻306,其中,所述第三电阻304的第一端与所述三极管303的集电极相连,第二端与第一电容305的第一极、第四电阻306的第一端以及所述延时信号整形电路的输入端相连,所述第一电容305的第二极和第四电阻306的第二端接地。所述延时信号整形电路包括第一非门307和第二非门308,其中,所述第一非门307的输入端与所述第三电阻304的第二端相连,输出端与第二非门308的输入端相连,所述第二非门308的输出端与开关电路400控制端相连,其输出用于控制开关电路400的通断。在本实施例中,所述三极管303为PNP三极管303。
[0055]所述延时电路300的工作过程为:当开关100闭合时,输入电路200中的第一运算放大器202的输出电压变低,触发三极管303导通,使电源电压VCC通过三极管303和第三电阻304对第一电容305开始充电,其充电时间常数tl由第三电阻304和第一电容305的乘积决定。当开关100断开时,第一运算放大器202的输出电压恢复高电平,三极管303截止,第一电容305通过第四电阻306放电,其放电时间常数t2由第四电阻306和第一电容305的乘积决定。充电时间常数tl用于调整PMOS管401相对于开关100闭合的关断延迟时间,选择合适的充电时间常数tl可以保证开关电路400在开关100闭合后且干扰信号出现之前断开;放电时间常数t2用于调整PMOS管401相对于开关100断开的导通延迟时间,选择合适的放电时间常数t2可以保证开关电路400在开关100断开后且干扰信号结束后闭合。
[0056]当然,所述延时电路300中的触发电路不限于PNP三极管303的电路形式,可以是其它的在开关100闭合时能够检测到第一运算放大器202的输出电压变化并控制第一电容305进行充放电的电路形式;所述第一电容305的充放电信号整形电路也不限于第一非门307串联第二非门308的电路形式。
[0057]如图2所示,所述开关电路400包括PMOS管401,所述PMOS管401的栅极与延时电路
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