一种低失真脉冲滤波电路的制作方法
1.本技术实施例涉及脉冲滤波电路，特别涉及一种低失真脉冲滤波电路，属于集成电路技术领域。
背景技术：
2.在一些应用系统中，比如电机控制、dc-dc电源等，芯片的数字信号输入端口会产生一些脉冲噪声信号，这些脉冲噪声信号可能会对系统的正常工作噪声影响，甚至会造成系统的损坏。为了抑制这些脉冲噪声，通常会在数字信号输入端口增加脉冲滤波电路。
3.传统的脉冲滤波电路如图1所示，由反相器、电阻和电容组成，这种电路虽然结构简单，却有个严重问题，就是输出信号会产生一定的失真，特别是输入脉冲宽度较窄时，如图2所示。当输入脉冲宽度较宽时，输出脉冲宽度与输入脉冲宽度近似相等，但是当输入脉冲宽度较窄，特别是接近输入脉冲滤波宽度时，输出脉冲会有严重失真，会产生比输入脉冲宽度更窄的波形信号，这时滤波电路已经失去了作用。
4.为了解决传统脉冲滤波电路的问题，有许多人分别提出了各种不同的解决方法。如图3所示，美国专利us6940326b2提供了一种脉冲滤波电路结构，电路包含两路滤波电路(fist pulse generator)和一个触发器，而两路滤波电路的滤波或延时时间时相同的，当输入脉冲宽度小于或等于滤波时间时，输入脉冲会被当做噪声滤掉；当输入脉冲宽度大于滤波宽度时，一路滤波电路起到滤波作用，而另一路滤波电路的延时作用会对输入脉冲宽度进行恢复，通过触发器逻辑运算，最终使输出脉冲宽度近似等于输入脉冲宽度。
5.美国专利us8154324b2提出了另一种电路结构，电路包含反相器、电阻、电容、二极管和施密特触发器，其中，电容两端分别连接到了施密特触发器的输入和输出端口，该结构利用了电容两端电压不会突变的特性，在施密特触发器输出电压转变时，快速提升或降低施密特触发器输入端口电压，相对于传统滤波电路，可以显著降低输出信号的失真度。
6.美国专利us8598911b2提出了又一种不同的电路结构，该结构通过若干开关器件分别控制不同电阻和电容，用来实现滤波和延时的作用，最终实现电路在滤除脉冲噪声的同时又达到低失真信号传输。
7.以上美国专利结构都能够有效抑制脉冲噪声信号，并且实现了输入信号的低失真传输，但是这些专利结构各自存在缺点。其中，专利us6940326b2电路结构包含两路滤波电路，通常延时滤波电路中电阻和电容的尺寸较大，因此该电路的版图面积较大，同时两路滤波电路的失配也会造成信号失真度的增加；专利us8154324b2电路结构虽然较为简单，但是输入信号的上升和下降沿的延时无法做到在各种条件下(不同电压、温度、工艺角)保持相同，因此信号失真度较高；专利us8598911b2电路结构采用不同的电阻和电容来定义不同边沿的滤波时间，这样也会增加信号的失真度，同时电路采用较多的开关器件，也会导致版图面积的增加。
技术实现要素：
8.为克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种低失真脉冲滤波电路，用于解决现有的脉冲滤波电路信号失真度的问题。
9.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种低失真脉冲滤波电路，其特征在于，包括异或门xor、单边滤波电路、选通电路和rs触发器；异或门xor的一个输入端连接输入脉冲信号in，异或门xor的输出连接单边滤波电路的输入端，单边滤波电路的输出连接选通电路的数据输入端口，选通电路的选择输入端口连接异或门xor与输入脉冲信号in的连接端，选通电路的置位信号输出连接rs触发器的置位输入端s，选通电路的一个复位信号输出连接rs触发器的复位输入端r1，rs触发器的另一个复位输入端r2连接低失真脉冲滤波电路的复位输入信号端rst，rs触发器的输出端q作为低失真脉冲滤波电路的输出端输出信号out并反馈连接至异或门xor的另一个输入端；
10.所述rs触发器包括二输入或非门nor1和三输入或非门nor2，二输入或非门nor1的一个输入端作为rs触发器的置位输入端s连接选通电路输出的置位信号，二输入或非门nor1的输出连接三输入或非门nor2的一个输入端，三输入或非门nor2的另外两个输入端分别作为rs触发器的复位输入端r1和复位输入端r2，三输入或非门nor2的输出作为rs触发器的输出端q并连接至二输入或非门nor1的另一个输入端。
11.所述选通电路包括反相器inv1、传输门tg1、传输门tg2以及nmos管n1和nmos管n2，单边滤波电路的输出与作为选通电路数据输入端口的传输门tg1的输入端以及传输门tg2的输入端连接在一起，传输门tg1中nmos管的栅极与反相器inv1的输入端以及作为选通电路选择输入端口并与输入脉冲信号in相连接的传输门tg2中pmos管的栅极和nmos管n2的栅极连接，反相器inv1的输出连接传输门tg1中pmos管的栅极、传输门tg2中nmos管的栅极和nmos管n1的栅极，传输门tg1的输出端连接nmos管n1的漏极并作为选通电路的置位信号输出端，nmos管n1的源极接地，传输门tg2的输出端连接nmos管n2的漏极并作为选通电路的一个复位信号输出连接rs触发器的复位输入端r1，nmos管n2的源极接地。
12.进一步地，上述选通电路中，可采用两个与门and1和and2替换传输门tg1、传输门tg2以及nmos管n1和nmos管n2，单边滤波电路的输出与作为选通电路数据输入端口的与门and1的一个输入端以及与门and2的一个输入端连接在一起，与门and1的另一个输入端连接反相器inv1的输入端并作为选通电路选择输入端口与输入脉冲信号in相连接，反相器inv1的输出连接与门and2的另一个输入端，与门and1的输出作为选通电路的置位信号输出端，与门and2的输出作为选通电路的一个复位信号输出连接rs触发器的复位输入端r1。
13.也可采用d触发器替换选通电路和rs触发器的方案，此时，单边滤波电路的输入端连接异或门xor的输出端，单边滤波电路的输出连接d触发器的时钟输入端，d触发器的时钟信号是上升沿时钟信号，d触发器的数据输入端d连接异或门xor与输入脉冲信号in的连接端，d触发器的复位输入端口reset连接低失真脉冲滤波电路的复位输入信号端rst，d触发器的输出端q作为低失真脉冲滤波电路的输出端输出信号out并反馈连接至异或门xor的另一个输入端口。
14.低失真脉冲滤波电路中，所述单边滤波电路包括反相器inv2、pmos管p1、nmos管n3、电阻res1、电容c1和缓冲器buf1，反相器inv2的输入端作为单边滤波电路的输入端连接异或门xor的输出，反相器inv2的输出连接pmos管p1的栅极和nmos管n3的栅极，pmos管p1的
源极连接vdd，pmos管p1的漏极通过电阻res1连接nmos管n3的漏极、电容c1的一端和缓冲器buf1的输入端，电容c1的另一端连接nmos管n3的源极并接地，缓冲器buf1的输出端即为单边滤波电路的输出端。
15.上述单边滤波电路中，也可删除电阻res1，pmos管p1的漏极与nmos管n3的漏极、电容c1的一端和缓冲器buf1的输入端之间改为直接连接，同时，在pmos管p1的源极与vdd之间增设电流源i1，电流源i1的输入端连接vdd，电流源i1的输出端连接在pmos管p1的源极。
16.上述单边滤波电路中，也可在缓冲器buf1的输出端增设与门and3，缓冲器buf1的输出连接与门and3的一个输入端，与门and3的另一个输入端连接反相器inv2的输入端，与门and3的输出作为单边滤波电路的输出端。
17.所述输入脉冲信号in为正脉冲或负脉冲。
18.本发明的优点及显著效果：
19.1.本发明能够对输入脉冲噪声信号进行滤除，同时对输入信号的脉宽进行恢复，做到低失真传输。本发明电路结构仅包含一路单边滤波电路、一个触发器和一个异或门，电路结构较为简单。
20.2.本发明采用在上升沿和下降沿处复用同一路单边滤波电路，可以实现在不同温度、电压和工艺条件下保证了输入信号的低失真传输，又缩小了电路的版图面积。由于上升和下降边沿延时是由同一滤波电路产生，因此输入输出脉冲宽度在不同温度、电压和工艺条件下都基本相等，电路的输入输出信号失真度极小。
21.3.与现有大部分技术相比，电路结构简单，因此对应的版图面积较小，有助于降低芯片成本。
附图说明
22.图1是传统脉冲滤波电路结构示意图；
23.图2是传统脉冲滤波电路工作波形示意图；
24.图3是专利us6940326b2的电路结构示意图；
25.图4a是本发明提出的一种电路结构的示意图；
26.图4b是本发明提出的另一种电路结构的示意图；
27.图5a是选通电路的一种实现结构的示意图；
28.图5b是选通电路的另一种实现结构的示意图；
29.图6a是单边滤波电路的一种实现结构的示意图；
30.图6b是单边滤波电路的第二种实现结构的示意图；
31.图6c是单边滤波电路的第三种实现结构的示意图；
32.图7是rs触发器的一种实现结构的示意图；
33.图8是所发明结构的第一种实施例；
34.图9是所发明结构的第一种实施例的工作波形图；
35.图10是所发明结构的第二种实施例；
36.图11是所发明结构的第二种实施例的工作波形图。
37.图12是所发明结构的实现效果图。
具体实施方式
38.下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
39.图4a是本发明低失真脉冲滤波电路的一种实施电路，包括异或门xor、单边滤波电路、选通电路和rs触发器。当选通电路的选择输入端为高电平时，置位输出端输出电压等于数据输入端电压，而复位输出端口输出电压为低电平；当选择输入端为低电平时，复位输出端输出电压等于数据输入端口电压，而置位输出端口输出电压为低电平。当rs触发器的置位输入端为高电平，且两个复位输入端都为低电平时，rs触发器输出端口为高电平；当有一个复位输入端为高电平或者两个复位输入端都为高电平，且置位输入端为低电平时，rs触发器输出端为低电平；当置位输入端和两个复位输入端口都为低电平时，rs触发器的输出端口电压保持上一个状态。
40.图5a、图5b分别是图4a中选通电路的两种实施电路。图5a包括反相器inv1、传输门tg1、传输门tg2以及nmos管n1和nmos管n2。图5b中采用两个与门and1和and2替换图5a中传输门tg1、传输门tg2以及nmos管n1和nmos管n2。
41.图7是图4a中rs触发器的实施结构。包括二输入或非门nor1和三输入或非门nor2，二输入或非门nor1的一个输入端作为rs触发器的置位输入端s连接选通电路输出的置位信号，二输入或非门nor1的输出连接三输入或非门nor2的一个输入端，三输入或非门nor2的另外两个输入端分别作为rs触发器的复位输入端r1和复位输入端r2，三输入或非门nor2的输出作为rs触发器的输出端q并连接至二输入或非门nor1的另一个输入端。
42.图4b是本发明低失真脉冲滤波电路的另一种实施电路，采用d触发器替换图4a中选通电路和rs触发器的方案，此时，单边滤波电路的输入端连接异或门xor的输出端，单边滤波电路的输出连接d触发器的时钟输入端，d触发器的时钟信号是上升沿时钟信号，d触发器的数据输入端d连接异或门xor与输入脉冲信号in的连接端，d触发器的复位输入端口reset连接低失真脉冲滤波电路的复位输入信号端rst，d触发器的输出端q作为低失真脉冲滤波电路的输出端输出信号out并反馈连接至异或门xor的另一个输入端口。
43.图4a和图4b中的单边滤波电路可以采用三种实现电路如图6a、图6b和图6c，单边滤波电路仅对其输入信号的上升沿进行延时，若输入信号的脉冲宽度小于或等于滤波时间tfilter时，输出电压保持为低电平，表示输入脉冲信号被滤除；若输入信号的脉冲宽度大于滤波时间时，输出电压变为高电平；并且若输入信号变为低电平时，输出也立即变为低电平。图6a包括反相器inv2、pmos管p1、nmos管n3、电阻res1、电容c1和缓冲器buf1。图6b中，删除了图6a中的电阻res1，pmos管p1的漏极与nmos管n3的漏极、电容c1的一端和缓冲器buf1的输入端之间改为直接连接，同时，在pmos管p1的源极与vdd之间增设电流源i1，电流源i1的输入端连接vdd，电流源i1的输出端连接在pmos管p1的源极。图6c中，在图6a缓冲器buf1的输出端增设与门and3，缓冲器buf1的输出连接与门and3的一个输入端，与门and3的另一个输入端连接反相器inv2的输入端，与门and3的输出作为单边滤波电路的输出端。
44.图8是本发明低失真脉冲滤波电路图4a中的单边滤波电路采用图6a电路，选通电路采用图5b电路的实施电路。图9是图8实施电路的工作波形图，单边滤波电路的延时时间为t_flt，当输入in变高或变低时，输出out与in经过异或门xor的逻辑运算，a变为由低电平变为高电平，此时单边滤波电路开始进行计时，当输入in脉冲宽度小于或等于t_flt时，即在单边滤波电路输出b未产生电平翻转时输入in就产生了变化，由于xor作用，a由高电平变
为低电平，out也无变化；当输入in脉冲宽度大于t_flt时，单边滤波电路输出b产生电平翻转，b由低电平变为高电平，rs触发器置位端输入s(或复位端r)也变为高电平，rs触发器输出out由低电平变为高电平(或由高电平变为低电平)，同时由于xor作用，a立即由高电平变为低电平，b也变为低电平，b表现为一个脉冲信号；输入in分别在上升和下降边沿经过两次计时和若干逻辑运算，最终会获得与输入in脉冲宽度相同的输出out。电路实现的效果如图12所示，输入in脉冲宽度为pw_in，输出out脉冲宽度为pw_out，当pw_in小于等于t_flt时，pw_out等于0，当pw_in大于t_flt时，pw_out等于pw_in。
45.图10是本发明低失真脉冲滤波电路采用图4b的实施结构，其中的单边滤波电路采用图6c电路,与门and3的输出连接d触发器的时钟输入端clk。图11是图10实施电路的工作波形图，同样可以得到图12效果。单边滤波电路的延时时间为t_flt，当输入in变高或变低时，输出out与in经过异或门xor的逻辑运算，a变为由低电平变为高电平，此时单边滤波电路开始进行计时，当输入in脉冲宽度小于或等于t_flt时，即在单边滤波电路输出b未产生电平翻转时输入in就产生了变化，由于xor作用，a由高电平变为低电平，out也无变化；当输入in脉冲宽度大于t_flt时，单边滤波电路输出b产生电平翻转，b由低电平变为高电平，由此，b产生了一个上升沿，并输入到d触发器的时钟输入端clk，d触发器的输出out转变为与d(in)相同的电平状态，out状态变为与in相同后，经过异或门xor运算，a变为低电平，b也变为低电平。这样，输入信号in分别在前后两个边沿处经过逻辑处理后，最终会获得与in脉冲宽度相同的输出信号out。
46.单边滤波电路仅对其输入信号a的上升沿进行延时，若输入信号a的脉冲宽度小于或等于滤波时间tfilter时，输出电压保持为低电平，表示输入脉冲信号a被滤除；若输入信号a的脉冲宽度大于滤波时间时，输出电压b变为高电平；并且若输入信号a变为低电平时，输出b也立即变为低电平。
47.低失真脉冲滤波电路的脉冲输入端输入信号in的脉冲宽度若小于或等于单边滤波电路的滤波时间tfilter，则输出无变化；若输入信号in的脉冲宽度大于单边滤波电路的滤波时间tfilter，则输出out脉冲宽度与输入信号in脉冲宽度相等。
48.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
49.以上实施例并不用以限制本发明，凡在本发明实施例的精神和原则之内，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。
技术特征：
1.一种低失真脉冲滤波电路，其特征在于，包括异或门xor、单边滤波电路、选通电路和rs触发器；异或门xor的一个输入端连接输入脉冲信号in，异或门xor的输出连接单边滤波电路的输入端，单边滤波电路的输出连接选通电路的数据输入端口，选通电路的选择输入端口连接异或门xor与输入脉冲信号in的连接端，选通电路的置位信号输出连接rs触发器的置位输入端s，选通电路的一个复位信号输出连接rs触发器的复位输入端r1，rs触发器的另一个复位输入端r2连接低失真脉冲滤波电路的复位输入信号端rst，rs触发器的输出端q作为低失真脉冲滤波电路的输出端输出信号out并反馈连接至异或门xor的另一个输入端；所述rs触发器包括二输入或非门nor1和三输入或非门nor2，二输入或非门nor1的一个输入端作为rs触发器的置位输入端s连接选通电路输出的置位信号，二输入或非门nor1的输出连接三输入或非门nor2的一个输入端，三输入或非门nor2的另外两个输入端分别作为rs触发器的复位输入端r1和复位输入端r2，三输入或非门nor2的输出作为rs触发器的输出端q并连接至二输入或非门nor1的另一个输入端。2.根据权利要求1所述的低失真脉冲滤波电路，其特征在于，所述选通电路包括反相器inv1、传输门tg1、传输门tg2以及nmos管n1和nmos管n2，单边滤波电路的输出与作为选通电路数据输入端口的传输门tg1的输入端以及传输门tg2的输入端连接在一起，传输门tg1中nmos管的栅极与反相器inv1的输入端以及作为选通电路选择输入端口并与输入脉冲信号in相连接的传输门tg2中pmos管的栅极和nmos管n2的栅极连接，反相器inv1的输出连接传输门tg1中pmos管的栅极、传输门tg2中nmos管的栅极和nmos管n1的栅极，传输门tg1的输出端连接nmos管n1的漏极并作为选通电路的置位信号输出端，nmos管n1的源极接地，传输门tg2的输出端连接nmos管n2的漏极并作为选通电路的一个复位信号输出连接rs触发器的复位输入端r1，nmos管n2的源极接地。3.根据权利要求2所述的低失真脉冲滤波电路，其特征在于，所述选通电路中，采用两个与门and1和and2替换传输门tg1、传输门tg2以及nmos管n1和nmos管n2，单边滤波电路的输出与作为选通电路数据输入端口的与门and1的一个输入端以及与门and2的一个输入端连接在一起，与门and1的另一个输入端连接反相器inv1的输入端并作为选通电路选择输入端口与输入脉冲信号in相连接，反相器inv1的输出连接与门and2的另一个输入端，与门and1的输出作为选通电路的置位信号输出端，与门and2的输出作为选通电路的一个复位信号输出连接rs触发器的复位输入端r1。4.根据权利要求1所述的低失真脉冲滤波电路，其特征在于，采用d触发器替换选通电路和rs触发器，单边滤波电路的输入端连接异或门xor的输出端，单边滤波电路的输出连接d触发器的时钟输入端，d触发器的数据输入端d连接异或门xor与输入脉冲信号in的连接端，d触发器的复位输入端口reset连接低失真脉冲滤波电路的复位输入信号端rst，d触发器的输出端q作为低失真脉冲滤波电路的输出端输出信号out并反馈连接至异或门xor的另一个输入端口。5.根据权利要求4所述的低失真脉冲滤波电路，其特征在于，所述d触发器的时钟信号是上升沿时钟信号。6.根据权利要求1或4所述的低失真脉冲滤波电路，其特征在于，所述单边滤波电路包括反相器inv2、pmos管p1、nmos管n3、电阻res1、电容c1和缓冲器buf1，反相器inv2的输入端作为单边滤波电路的输入端连接异或门xor的输出，反相器inv2的输出连接pmos管p1的栅
极和nmos管n3的栅极，pmos管p1的源极连接vdd，pmos管p1的漏极通过电阻res1连接nmos管n3的漏极、电容c1的一端和缓冲器buf1的输入端，电容c1的另一端连接nmos管n3的源极并接地，缓冲器buf1的输出端即为单边滤波电路的输出端。7.根据权利要求6所述的低失真脉冲滤波电路，其特征在于，所述单边滤波电路中，删除电阻res1，pmos管p1的漏极与nmos管n3的漏极、电容c1的一端和缓冲器buf1的输入端之间改为直接连接，同时，在pmos管p1的源极与vdd之间增设电流源i1，电流源i1的输入端连接vdd，电流源i1的输出端连接在pmos管p1的源极。8.根据权利要求6所述的低失真脉冲滤波电路，其特征在于，所述单边滤波电路中，在缓冲器buf1的输出端增设与门and3，缓冲器buf1的输出连接与门and3的一个输入端，与门and3的另一个输入端连接反相器inv2的输入端，与门and3的输出作为单边滤波电路的输出端。9.根据权利要求1或4所述的低失真脉冲滤波电路，其特征在于，输入脉冲信号in为正脉冲或负脉冲。
技术总结
一种低失真脉冲滤波电路，包括异或门XOR、单边滤波电路、选通电路和RS触发器，XOR的一个输入端连接输入脉冲信号I，XOR的输出连接单边滤波电路的输入端，单边滤波电路的输出连接选通电路的数据输入端口，选通电路的选择输入端口连接XOR与I的连接端，选通电路的置位信号输出连接RS触发器的置位输入端S，选通电路的一个复位信号输出连接RS触发器的复位输入端R1，RS触发器的另一个复位输入端R2连接低失真脉冲滤波电路的复位输入信号端RST，RS触发器的输出端Q作为低失真脉冲滤波电路的输出端输出信号OUT并反馈连接至异或门XOR的另一个输入端。输入端。输入端。
