本发明涉及整形电路技术领域，更具体地，涉及一种整形电路。
背景技术：
在旋转机械振动测量中，键相传感器是用来测量旋转机械的相位的。在旋转机械振动测量中，相位有其特殊含义。它是指振动信号与转轴上某一标记之间的相位差。设有转轴如图1所示，在轴上某一位置利用反光带或键槽做标记，安装键相传感器。每当转轴上的标记转动到键相传感器处时，就会产生一个脉冲信号。相位被定义为基准脉冲与振动信号上某点(例如正峰或零点等)之间的相位差。
由于键相传感器的物理特性，其输出的脉冲信号不是标准的矩形脉冲，而是有200-500us的上升沿，另外，从键相传感器得到的脉冲经传输后往往发生会波形畸变，当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变缓；当传输线较长，而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。因此必须对此脉冲信号进行整形，以便后续电路处理。为了提高抗干扰能力，需要采用施密特触发器。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压，正是回差电压的存在提高了施密特触发器的抗干扰能力。采用用施密特触发器对键相传感器输出的信号进行整形可以到比较理想的矩形脉冲波形，只要施密特触发器的正向阈值电压和负向阈值电压设置得合适，均能收到满意的整形效果并提供一定的抗干扰能力。
在旋转机械振动测量中，为了得到精确的相位信息，对键相传感器输出的信号进行整形时需要精确设置施密特触发器的正向阈值电压，而现有的施密特触发器，无论是采用隧道二极管还是晶体管实现，都无法保证正向阈值电压的精度，精度较高的方案是是采用比较器以正反馈方式实现，再辅以稳压二极管对输出进行钳位，但由于稳压二极管的精度以及比较器的失调电压等问题，这种方案对正向阈值电压的控制仍嫌不够精确，其精度只能控制在2％以下。另外，键相传感器工作环境噪声大，从而导致其输出的噪声也大，因此要求对键相传感器输出的信号进行整形时能提供较大的回差电压，以提高电路的抗干扰能力，而现有的施密特触发器方案的正向阈值电压和负向阈值电压设置会相互关联，导致很难获得较大的回差电压。
技术实现要素：
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种整形电路。
根据本发明的一个方面，提供一种整形电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻，阈值触发模块；
输入信号与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与地线相连；
所述阈值触发模块的第一端同时与所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端相连，所述阈值触发模块的第二端与地线相连，所述阈值触发模块的第三端与所述第三电阻的第一端相连，所述阈值触发模块，用于根据所述阈值触发模块的第一端的电压和所述阈值触发模块的参考电压的大小关系，选择导通或截止，且当所述阈值触发模块导通时，所述阈值触发模块的输出电压恒定；
输出信号与所述第三电阻的第一端、所述阈值触发模块的第三端相连，所述第三电阻的第二端与供电电压相连。
优选地，还包括恒流源模块，所述恒流源模块的第一端同时与所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端相连，所述恒流源模块的第二端同时与所述阈值触发模块的第三端、所述第三电阻的第一端相连，所述恒流源模块的第三端与所述供电电压相连。
本发明提出一种整形电路，可对正向阈值电压进行精确设置，其设置精度可达0.5％。从而减少相位测量误差。正向阈值电压的设置不受负向阈值电压的影响，从而可以获得大的回差电压，提高电路抗干扰能力。
附图说明
图1为现有技术中键相传感器测量旋转机械相位的示意图；
图2为本发明实施例一种整形电路的电路图；
图3为本发明一优选实施例一种整形电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例提供一种整形电路，该整形电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻，阈值触发模块和恒流源模块；
输入信号与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与地线相连；
所述阈值触发模块的第一端同时与所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端相连，所述阈值触发模块的第二端与地线相连，所述阈值触发模块的第三端与所述第三电阻的第一端相连，所述阈值触发模块，用于根据所述阈值触发模块的第一端的电压和所述阈值触发模块的参考电压的大小关系，选择导通或截止，且当所述阈值触发模块导通时，所述阈值触发模块的输出电压恒定；
输出信号与所述第三电阻的第一端、所述阈值触发模块的第三端相连，所述第三电阻的第二端与供电电压相连。
第一电阻和第二电阻首先对输入信号进行分压，阈值触发模块获得分压后的电压，分压后的电压就是第一电阻和第二电阻之间的电压，将分压后的电压与阈值触发模块的参考电压比较，若大于阈值触发模块的参考电压，阈值触发模块导通，输出恒定的电压，此时，整形电路的输出电压就是阈值触发模块的输出电压，将此种情况下整形电路的输出电压称为第一输出电压。
若阈值触发模块第一端的输入电压小于其参考电压，阈值触发模块一直保持截止，此种情况下，第三电阻的一端与供电电压连接，另一端与整形电路的输出信号连接，通过第三电阻的上拉作用，使得整形电路的输出电压与供电电压相等，将此种情况下整形电路的输出电压称为第二输出电压。
所述恒流源模块用于提供输出到输入的电流负反馈，其第一端同时与所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端相连，所述恒流源模块的第二端同时与所述阈值触发模块的第三端、所述第三电阻的第一端相连，所述恒流源模块的第三端与所述供电电压相连。
本发明实施例通过阈值触发模块，比较分压后的电压与参考电压的大小，选择相应的工作模式，实现对输入信号的整形作用。同时通过第一电阻、第二电阻和阈值触发模块，可以精确设定本整形电路的正向阈值电压；另外通过恒流源模块的电流负反馈作用，可以设定本整形电路的负向阈值电压，且不影响正向阈值电压的设定。
在上述实施例的基础上，优选地，所述阈值触发模块具体用于：
若所述阈值触发模块的第一端的电压小于所述阈值触发模块的参考电压，且所述阈值触发模块的第一端的电压逐渐增大并超过所述阈值触发模块的参考电压，所述阈值触发模块导通，所述阈值触发模块的输出电压恒定，以使得所述整形电路的第一输出电压恒定。
在该整形电路刚开始工作时，分压后的电压小于阈值触发模块的参考电压，此时阈值触发模块一直是截止的，第三电阻的一端与供电电压连接，另一端与整形电路的输出信号连接，通过第三电阻的上拉作用，使得整形电路的输出电压与供电电压相等，也就是第二输出电压与供电电压相等。
接着由于输入电压慢慢变大，分压后的电压也逐渐变大，当分压后的电压超过阈值触发模块的参考电压时，阈值触发模块就会导通，阈值触发模块输出恒定的电压，此时整形电路的输出电压与阈值触发模块的输出电压相等，也就是第一输出电压与阈值触发模块的输出电压相等。同时此时的输入电压就是本整形电路的正向阈值电压。
在上述实施例的基础上，优选地，恒流源模块，所述恒流源模块的第一端同时与所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端相连，所述恒流源模块的第二端同时与所述阈值触发模块的第三端、所述第三电阻的第一端相连，所述恒流源模块的第三端与所述供电电压相连；
所述恒流源模块用于提供输出到输入的电流负反馈，当所述阈值触发模块的第一端的电压大于所述阈值触发模块的参考电压时，所述恒流源模块输出恒定电流，调整所述第一电阻和所述第二电阻之间的电压，若调整后所述第一电阻和所述第二电阻之间的电压低于所述阈值触发模块的参考电压，所述阈值触发模块截止。
当阈值触发模块的第一端的电压大于阈值触发模块的参考电压时，阈值触发模块处于导通状态，若输入电压的开始慢慢减小，分压后的电压也开始慢慢减小，当分压后的电压减小到与阈值触发模块的参考电压一样大的时候，恒流源模块开始输出恒定电流，在该恒定电流的作用下，第一电阻和第二电阻之间的电压也受到影响，当恒流电流和输入电压提供的电流在第二电阻上的压降刚好等于阈值触发模块的参考电压时，此时若输入电压继续减小，阈值触发模块就会由导通变为截止状态，在第三电阻的作用下，整形电路输出第二输出电压，第二输出电压与供电电压的大小相等。同时此时的输入电压就是本整形电路的负向阈值电压。
在上述实施例的基础上，优选地，所述阈值触发模块为三端可调分流基准源；
其中，所述三端可调分流基准源的参考端同时与所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连，所述三端可调分流基准源的正极与地线相连，所述三端可调分流基准源的负极与第三电阻的第一端相连。
图2为本发明实施例一种整形电路的电路图，如图2所示，该电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、阈值触发模块，其中，阈值触发模块为三端可调分流基准源TL431芯片，第一电阻R1和第二电阻R2串联，第一电阻R1的第一端与输入信号Vin相连，第二电阻R2的第二端与地线相连，三端可调分流基准源TL431的参考端REF同时与第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端相连，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端相连，三端可调分流基准源TL431的正极ANODE与地线相连，三端可调分流基准源TL431的负极CATHODE与第三电阻R3的第一端相连，第三电阻R3的第二端与供电电压VCC相连，输出信号Vout同时与第三电阻R3的第一端、三端可调分流基准源TL431的负极CATHODE相连。
需要说明的是，三端可调分流基准源是可控精密稳压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从参考电压Vref到36V范围内的任何值。
TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源，当工作在开环模式时(即REF管脚不与CATHODE管脚连接)，可以作为比较器使用，其中内部提供2.5V高精度参考电压Vref，精度0.4％、等效全范围温度系数50ppm/℃，另外其作为比较器使用时不存在失调电压。正是利用TL431的这些特性，本电路提供了对正向阈值电压的精确设定。
在该电路工作的过程中，第一电阻R1和第二电阻R2用于调节正向阈值电压大小，第三电阻R3为TL431提供工作电流，同时作为输出Vout的上拉驱动。
当Vin输入幅值较小，通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压后输入到TL431的REF管脚的电压还没有超过TL431内部参考电压Vref时，TL431截止，此时由于电阻R4上拉到VCC，Vout输出电压也为VCC。
随着Vin输入幅值的增加，Vout仍保持输出电压为VCC，当Vin输入幅值超过Vref*(R1+R2)/R2时，此时TL431的REF管脚的电压超过了TL431内部参考电压Vref，TL431导通，Vout输出发生翻转，电压下降到约2V(这是TL431输出特性)，此时若Vin输入幅值继续增加，Vout仍保持输出电压为2V左右。因此，本电路正向阈值电压的大小为：
V+＝Vref*(R1+R2)/R2 (1)
在公式(1)中，Vref为TL431内部的参考电压，精度可达0.4％，如果选择精度为0.1％的电阻R1、R2，则R1、R2只会额外引入0.1％的误差，再加上没有失调电压的影响，因此本电路的正向阈值电压精度可以达到0.5％的精度。
由于旋转机械相位测量中只关注正向阈值电压的精度，本发明实施例采用TL431芯片，提高了整形电路正向阈值电压的精度，从而提高了整形能力。采用此精密整形电路，可以提高旋转机械相位测量的精度和抗干扰能力，从而提高对旋转机械故障识别的正确率。
在上述实施例的基础上，优选地，所述恒流源模块具体包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管Q1和第二三极管Q2；
其中，所述第一三极管Q1的集电极同时与所述第一电阻R1的第二端、所述第二电阻R2的第一端相连，所述第一三极管Q1的基极同时与所述第二三极管Q2的集电极、所述第四电阻R4的第一端相连，所述第一三极管Q1的发射极同时与所述第五电阻R5的第一端、所述第二三极管Q2的基极相连，所述第五电阻R5的第二端与所述供电电压相连，所述第二三极管Q2的发射极与所述供电电压相连，所述第四电阻R4的第二端同时与所述三端可调分流基准源的负极、所述第三电阻R3的第一端相连。
第四电阻R4为由第一三极管Q1、第二三极管Q2和第五电阻R5组成的恒流源提供偏置电流。
当该整形电路包括恒流源模块时，该整形电路的工作原理如下：
当Vin输入幅值较小，通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压后输入到TL431的REF管脚的电压还没有超过TL431内部参考电压Vref时，TL431截止，此时由于电阻R4上拉到VCC，Vout输出电压也为VCC。从而使由第一三极管Q1、第二三极管Q2和第五电阻R5组成的恒流源不工作，没有电流从第一三极管Q1流出。
随着Vin输入幅值的增加，Vout仍保持输出电压为VCC，当Vin输入幅值超过Vref*(R1+R2)/R2时，此时TL431的REF管脚的电压超过了TL431内部参考电压Vref，TL431导通，Vout输出发生翻转，电压下降到约2V(这是TL431输出特性)，此时若Vin输入幅值继续增加，Vout仍保持输出电压为2V左右。
当Vin输入幅值超过本电路的正向阈值电压V+时，Vout输出电压下降到约2V，此时第一三极管Q1、第二三极管Q2和第五电阻R5组成的恒流源开始工作，向第二电阻R2提供一个电流Iq，此时若Vin输入幅值开始减小，当减小到刚好比正向阈值电压V+低时，由于电流Iq的存在，TL431的REF管脚的电压还没有低于TL431内部参考电压Vref，Vout输出不会发生翻转，仍保持在2V左右。
只有当Vin输入幅值继续减少，从而使通过电阻R1的电流减少Iq时，恒流源提供的电流和输入Vin提供的电流之和在R2上的压降刚好等于TL431内部参考电压Vref，此时只要Vin输入幅值继续减少，TL431会截止，Vout输出会发生翻转，电压又变为VCC。
因为Iq＝Veb/R5，而让R1电流减少Iq需要降低电压V＝Iq*R1，因此本电路负向阈值电压的大小为：
V-＝V+-R1*Veb/R5 (2)
本电路的回差电压为：
Vc＝V+-V-＝R1*Veb/R5 (3)
从公式(3)可以看出，回差电压可以只通电阻R5进行调节，完全不影响正向阈值电压的设置，因此可以获得大的回差电压。回差电压决定了整形电路的抗干扰能力，回差电压越大，抗干扰能力越强。
本发明实施例中第一三级管Q1、第二三极管Q1以及第五电阻R5组成的恒流源用于提供Vout输出到Vin输入的电流反馈，从而实现此整形电路的负向阈值电压。采用恒流源反馈，可以较精确提供负向阈值电压的设定，同时完全不影响正向阈值电压的设定，从而可以获得大的回差电压，提高电路抗干扰能力。
针对旋转机械测量中键相信号输出的整形，要求正向阈值电压为5V，精度0.5％，回差电压为4V。根据公式(1)(2)(3)的计算方法，各元器件的参数选择图3所示：
在图3中，选择精度0.4％的TL431，其内部参考电压Vref为2.5V，选择精度0.1％的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1为10k、第二电阻R2为5k，根据公式(1)可计算得到正向阈值电压：
V+＝Vref*(R1+R2)/R2＝2.5*(10+5)/5＝5V。
另外第二三极管Q2的Veb电压约为0.8V，电阻R5选2k，根据公式(3)可计算得到回差电压：
Vc＝V+-V-＝R1*Veb/R5＝10*0.8/2＝4V。
恒流源第四电阻R4选择5k，可以满足恒流源偏置电流的要求。
上拉驱动第三电阻R3为TL431提供工作电流，工作电流越大，TL431的响应时间越快，即整形后的矩形脉冲上升沿越陡，这样可以进一步提高相位测量精度，因此R3电阻值不能选择太大，本实现电路中选择1k，可以获得较快的响应时间。
另外，本电路的电源电压VCC推荐使用5V～12V，低于4V的VCC无法使本电路正常工作，本实现电路中采用5V电源供电。
综上，本发明可对正向阈值电压进行精确设置，其设置精度可达0.5％。从而减少相位测量误差。正向阈值电压的设置不受负向阈值电压的影响，从而可以获得大的回差电压，提高电路抗干扰能力。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。