檢測和消除信號毛刺的方法和電路的製作方法
2023-05-29 00:50:31 2
專利名稱：檢測和消除信號毛刺的方法和電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及數據錯誤檢測和校正裝置，特別是涉及利用邏輯分析設備進行數據錯誤檢測的裝置，尤其涉及檢測和消除信號毛刺的方法和電路。
背景技術：
隨著半導體技術的不斷發展，晶片集成度越來越高，集成在同一晶片上的射頻、模擬、數字模塊越來越多，導致晶片接口信號很容易受到幹擾，產生信號毛刺，如何消除信號上的毛刺是信號處理技術領域一個需要重點解決的問題。中國發明專利CN 200610160922公開了一種消除信號毛刺的電路及方法。其核心思想是根據待消除毛刺的最大寬度確定延遲級數，用鎖存器對輸入信號進行延遲，對經過延遲得到的各級延遲信號分別進行邏輯「與」操作和邏輯「或」操作，根據邏輯「與」操作和邏輯「或」操作得到無毛刺的信號。現有技術存在以下不足用多級鎖存器作為遲單元，如要消除寬的毛刺，需要增加較多延時級數，對正常信號的延遲時間很長，而且延時級數增加後各級延時信號的邏輯操作會變得複雜。發明內容本發明要解決的技術問題在於避免上述現有技術的不足之處而提出一種檢測和消除信號毛刺電路和方法。本發明解決所述技術問題可以通過採用以下技術方案來實現提出一種檢測和消除信號毛刺的方法，依次包括如下步驟A、根據傳輸信號本身的波形特徵以及對傳輸質量的要求，定義持續時間小於T的脈衝為「毛刺」；B、以所述持續時間T為總的延遲時間，設置至少由兩延時單元順序串聯的延時電路，將輸入信號Vin接入所述延時電路始端，而從該延時電路末端輸出，並記輸出v。ut ；C、設置基於邏輯運算電路的毛刺檢測模塊，每當有脈衝輸入信號Vin時，該模塊會在所述Vin階躍後沿時刻給出有、無毛刺的指示信號；D、設置高速位開關跨接於所述延時電路各延時單元上，由所述毛刺檢測模塊的指示信號控制該置位開關導通或截止； E、所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯「 1 」，令所述置位開關導通，表示Vin是毛刺，但還未傳輸到輸出端，所述延時電路之各延時單元均被置位，所述延時電路末端無輸出，因為毛刺已被屏蔽掉，此時經過的時間t < T ；所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯 「0」，所述置位開關截止，表示Vin是正常信號，並已經所述延時電路延遲T時間到達該延時電路末端，作為V。ut輸出，或者表示無脈衝輸入信號；F、運行中一直執行步驟E ；所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯「1」，或者用Vin 表示正常信號或無信號，但必須使所述置位開關截止，而用所述輸出指示信號邏輯「0」表示 Vin有毛刺的話，則務必要令所述置位開關導通，以便屏蔽出現的毛刺；此時所用置位開關響應邏輯指令的方式同在步驟E中相反。為了解決本發明所提出的技術問題，還提出一種檢測和消除信號毛刺電路，包括多級延時模塊、毛刺檢測模塊和快速置位開關組件；多級延時模塊同時也是所述檢測和消除信號毛刺電路的信號傳輸通道，輸入信號Vin經多級延時模塊處理後輸出信號v。ut ；所述輸入信號Vin同時被輸入毛刺檢測模塊，該毛刺檢測模塊用於判斷輸入信號Vin是否存在信號毛刺，其輸出端D與快速置位開關組件的控制端連接；所述快速置位開關組件與多級延時模塊電連接；工作時，若毛刺檢測模塊判斷脈衝輸入信號Vin是毛刺，立即控制快速置位開關組件導通，於是多級延時模塊被全部導通，而此時所述毛刺尚在該延時模塊中傳輸，從而在輸出端消除了信號毛刺；若毛刺檢測模塊判斷輸入信號Vin是正常信號，則控制快速置位開關組件截止，輸入信號Vin經多級延時模塊後直接輸出，並記作V。ut。所述多級延時模塊包括至少兩個順序串聯的延時單元。所述毛刺檢測模塊包括信號邊沿檢測模塊、與門和同或門；所述同或門的一個輸入端連接所述輸入信號Vin，另一輸入端接輸出信號V。ut，所述同或門的輸出端B連接所述與門的一個輸入端；所述信號邊沿檢測模塊用於實現對輸入信號Vin的邊沿檢測，其輸入端接輸入信號Vin，輸出端C接所述與門的另一輸入端，所述與門的輸出端D與快速置位開關組件控制端連接。所述快速置位開關組件為NMOS管。所述信號邊沿檢測模塊包括第一反相器、第二反相器和異或門；所述輸入信號Vin 進入信號邊沿檢測模塊後分成兩路，一路直接接至異或門的一個輸入端；另一路經過第一反相器、第二反相器延時後連接到異或門的另一輸入端。同現有技術相比較，本發明所述技術方案的有益效果在於1、對正常信號的延時小；2、延時模塊不需要使用鎖存器，像兩級串聯反相器這樣的簡單延時單元即可實現，如果要消除寬的毛刺，只要增加延時單元的延遲時間，不需要增加延時單元級數，也不增加邏輯操作。
圖1為本發明檢測和消除信號毛刺的電路之優選實施例的原理電路圖；圖2為所述優選實施例之毛刺檢測示意圖；圖3為所述優選實施例之毛刺檢測和消除示意圖。
具體實施方式
以下結合各附圖所示之優選實施例作進一步詳述。本發明之一種檢測和消除信號毛刺方法，依次包括如下步驟A、根據傳輸信號本身的波形特徵以及對傳輸質量的要求，定義持續時間小於T的脈衝為「毛刺」；B、以所述持續時間T為總的延遲時間，設置至少由兩延時單元順序串聯的延時電路，將輸入信號Vin接入所述延時電路始端，而從該延時電路末端輸出，並記輸出v。ut ；C、設置基於邏輯運算電路的毛刺檢測模塊，每當有脈衝輸入信號Vin時，該模塊會在所述Vin階躍後沿時刻給出有、無毛刺的指示信號；D、設置高速位開關跨接於所述延時電路各延時單元上，由所述毛刺檢測模塊的指示信號控制該置位開關導通或截止；E、所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯「1」，令所述置位開關導通，表示Vin是毛刺，但還未傳輸到輸出端，所述延時電路之各延時單元均被置位，所述延時電路末端無輸出，因為毛刺已被屏蔽掉，此時經過的時間t < T ；所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯「0」，所述置位開關截止，表示Vin是正常信號，並已經所述延時電路延遲T時間到達該延時電路末端，作為V。ut輸出，或者表示無脈衝輸入信號；F、運行中一直執行步驟E ；所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯「1」，或者用Vin 表示正常信號或無信號，但必須使所述置位開關截止，而用所述輸出指示信號邏輯「0」表示 Vin有毛刺的話，則務必要令所述置位開關導通，以便屏蔽出現的毛刺；此時所用置位開關響應邏輯指令的方式同在步驟E中相反。為解決所提出的技術問題，本發明還提出一種檢測和消除信號毛刺電路，如圖1 所示，包括多級延時模塊10、毛刺檢測模塊20和快速置位開關組件30 ；多級延時模塊10同時也是所述檢測和消除信號毛刺電路的信號傳輸通道，輸入信號Vin經多級延時模塊10處理後輸出信號V。ut ；所述輸入信號Vin同時被輸入毛刺檢測模塊20，該毛刺檢測模塊20用於判斷輸入信號Vin是否存在信號毛刺，其輸出端D與快速置位開關組件30的控制端連接；所述快速置位開關組件30與多級延時模塊10電連接；工作時，若毛刺檢測模塊20判斷脈衝輸入信號Vin是毛刺，立即控制快速置位開關組件30導通，於是多級延時模塊10被全部導通，而此時所述毛刺尚在該延時模塊中傳輸，從而在輸出端消除了信號毛刺；若毛刺檢測模塊20判斷輸入信號Vin是正常信號，則控制快速置位開關組件30截止，輸入信號VIN經多級延時模塊10後直接輸出，並記作V。ut。如圖1所示，所述多級延時模塊10包括至少兩個順序串聯的延時單元101。所述毛刺檢測模塊20包括信號邊沿檢測模塊200、與門204和同或門205 ；所述同或門205的一個輸入端連接所述輸入信號Vin，另一輸入端接輸出信號V。ut，所述同或門205 的輸出端B連接所述與門204的一個輸入端；所述信號邊沿檢測模塊200用於實現對輸入信號Vin的邊沿檢測，其輸入端接輸入信號Vin，輸出端C接所述與門204的另一輸入端，所述與門204的輸出端D與快速置位開關組件30控制端連接。如圖1所示，所述快速置位開關組件30為NMOS管。其柵極與毛刺檢測模塊20的輸出端D連接，漏極接輸入信號Vin，源極接各級延時單元的輸出端。如圖1所示，所述信號邊沿檢測模塊200包括第一反相器201、第二反相器202和異或門203 ；所述輸入信號Vin進入信號邊沿檢測模塊200後分成兩路，一路直接接至異或門203的一個輸入端；另一路經過第一反相器201、第二反相器202延時後連接到異或門 203的另一輸入端。本發明中，判斷信號是否存在毛刺的思路是定義毛刺為脈寬小於T的脈衝。對於脈寬大於T的輸入信號Vin，在其後跳變沿(上升或者下降沿)階躍時刻，輸入信號Vin和它的經過T時間延遲的延時信號電平是不同的；如果在輸入信號的後階躍時刻，輸入信號Vin 和它的經過T時間延遲的延時信號電平相同，說明輸入信號的脈衝寬度小於延遲時間，該信號跳變沿就是一個毛刺的後沿，即以該階躍為後沿的脈衝是毛刺。圖2為毛刺檢測原理圖，定義毛刺為脈寬小於T的脈衝，輸入信號為Vin，對Vin延遲時間T後得到信號Vdelay, Vin edge是Vin邊沿檢測輸出信號，取Tl < T < T2，即輸入信號Vin上的第一個脈衝是毛刺，第二個脈衝為正常信號。在Vin的第一個脈衝上升沿時刻Vin與Vdelay 電平不同，該跳變沿為正常信號上升沿，下降沿時刻Vin與Vdelay電平相同，該跳變沿為毛刺脈衝的後沿，即以該階躍為後沿之前的脈衝是毛刺；對Vin的第二個脈衝，上升沿時刻Vin與 Vdelay電平不同，該跳變沿為正常信號前沿，下降沿時刻Vin與Vdelay電平不同，該跳變沿為正常信號後沿。按照上面的思路，本發明給出了一種檢測和消除信號毛刺的電路，包括多級延時模塊10、毛刺檢測模塊20和快速置位開關組件30。設置多級延時模塊10的延遲時間等於定義的毛刺脈衝寬度，用多級延時模塊10 對輸入信號進行延時，多級延時模塊10同時也是信號從輸入端到輸出端的傳輸通路。毛刺檢測模塊20檢測輸入信號的跳變沿，同時對多級延時模塊10輸出信號電平與該時刻輸入信號電平比較，判斷輸入信號脈衝是否為毛刺。如果毛刺檢測模塊20檢測到輸入信號後沿階躍的同時，多級延時模塊10的輸出信號電平與輸入信號相同，則判斷前面一個脈衝為毛刺，輸出指示信號，控制快速置位開關組件30將信號傳輸通路上每一級延時單元101的輸入、輸出端電平都置位成輸入信號電平，消除毛刺；反之，如果毛刺檢測模塊20檢測到輸入信號跳變沿的同時，多級延時模塊10的輸出信號電平與輸入信號不同，說明這個跳變沿不是毛刺的後沿，快速置位開關不動，輸入信號繼續沿信號通路向輸出端傳輸。下面用一個具體實施例說明本發明所述技術方案檢測和消除信號毛刺電路的實際電路如圖1所示，包括多級延時模塊10、毛刺檢測模塊20和快速置位開關30。多級延時模塊10的級數根據需要濾除的毛刺寬度確定，整體延遲時間等於定義的毛刺寬度T，這裡4級為例進行說明。多級延時模塊10由4個延時單元101組成，延時單元101可以用buffer、傳輸門等實現。多級延時模塊10同時也是信號傳輸電路。所述毛刺檢測模塊20包括信號邊沿檢測模塊200、與門204和同或門205 ；所述同或門205的一個輸入端連接所述輸入信號Vin，另一輸入端接輸出信號V。ut，所述同或門205 的輸出端B接所述與門204的其中一個輸入端；所述信號邊沿檢測模塊200用於實現對輸入信號Vin的邊沿檢測，其輸入端接輸入信號Vin，輸出端C接所述與門204的另一輸入端， 所述與門204的輸出端D與快速置位開關30控制端連接。輸入信號VIN進入信號邊沿檢測模塊200後分成兩路，一路直接連到異或門203 的一個輸入端，另一路經過第一反相器201、第二反相器202延時後連接到異或門203的另一個輸入端，當輸入信號Vin出現上升沿或者下降沿時，因為異或門203兩個輸入端電平不同，異或門203輸出一個窄的正脈衝，實現對輸入信號Vin的邊沿檢測。輸入信號Vin經過多級延時模塊10後的輸出信號V。ut與輸入信號Vin加到同或門 205的兩個輸入端進行同或邏輯運算，如果Vin與V。ut電平相同，同或門205輸出指示信號 VB = 1 ；如果Vin與V。ut電平不同，同或門205輸出指示信號VB = 0。將信號邊沿檢測模塊200的輸出信號VC與同或門205的輸出信號VB作為與門204 的兩個輸入信號進行邏輯與運算，如果VB、VC信號同時為1，即在輸入信號的上升沿(或者下降沿)時刻，輸入信號和他的延時信號電平相同，就說明輸入信號上以該跳變沿為後沿的脈衝寬度小於延時模塊的延遲時間T，這個脈衝為毛刺，與門204輸出高電平；如果VB、VC 信號不同時為1，說明輸入信號不滿足是毛刺的條件，與門204輸出低電平。與門204的輸出信號VD就是毛刺檢測模塊200的輸出信號，它作為快速置位開關30的控制信號。快速置位開關30可以用一個NMOS管實現，它的柵極接毛刺檢測模塊20的輸出信號VD，漏極接輸入信號Vin，源極接多級延時模塊10中每一級延時單元101的輸出端。當毛刺檢測模塊20檢測到輸入信號上的毛刺時輸出信號VD = 1，控制快速置位開關30閉合，信號傳輸通路上每一級延時單元101的輸入、輸出端電平都被置位成輸入信號電平，還沒有傳輸到輸出端v。ut的毛刺被濾除。如果輸入信號上沒有毛刺，毛刺檢測模塊20輸出信號 VD保持為0，快速置位開關301 —直斷開，輸入信號經過多級延時模塊10後直接輸出。定義毛刺為脈寬小於IOns的脈衝，取T = IOns,以輸入信號Vin上出現脈寬為 Gw(Gw< 10ns)的正、負脈衝毛刺為例進行進一步說明，如圖3所示。假設輸入信號Vin —直沒有變化，保持為高電平(或低電平)，經過多級延時模塊 10延時IOns時間後的輸出信號V。ut也保持為高電平(或低電平)，儘管Vin與V。ut電平相同，同或門205輸出信號VB = 1，但是由於輸入信號Vin上沒有跳變沿，信號邊沿檢測模塊 200的輸出信號VC = 0，所以毛刺檢測模塊20的輸出信號VD保持為0，快速置位開關30 — 直斷開，輸入信號經過延遲模塊10直接傳送到輸出端。輸入信號Vin上出現脈寬為Gw的正脈衝毛刺情況。Vin上脈衝的每一個跳變沿時刻，信號邊沿檢測模塊200的輸出一個窄的正脈衝信號VC，因為Gw < IOns,當VIN由高電平變成低電平時，VC = 1，此時正脈衝仍然沒有傳輸到V。ut端，V。ut = 0，同或門205輸出信號VB = 1，VC和VB經過邏輯與運算，得到毛刺檢測模塊20的輸出信號VD = 1，VD控制快速置位開關30閉合，將輸入端到輸出端的信號通路上每一級延時單元101的輸入、輸出端電平都置位成輸入信號Vin電平0，還沒有傳輸到輸出端的正脈衝毛刺被濾除，輸出信號V。ut 保持為0。輸入信號Vin上出現脈寬為Gw的負脈衝毛刺情況。Vin上脈衝的每一個跳變沿時刻，信號邊沿檢測模塊200的輸出一個窄的正脈衝信號VC，因為Gw < IOns,當Vin由低電平變成高電平時，VC = 1，此時負脈衝仍然沒有傳輸到V。ut端，Vout = 1，同或門205輸出信號 VB = 1，VC和VB經過邏輯與運算，得到毛刺檢測模塊20的輸出信號VD = 1，VD控制快速置位開關30閉合，將輸入端到輸出端的信號通路上每一級延時單元的輸入、輸出端電平都置位成輸入信號Vin電平1，還沒有傳輸到輸出端的負脈衝毛刺被濾除，輸出信號V。ut保持為 1。上述為本發明的優選實現過程，本領域的技術人員在本發明的基礎上進行的通常變化和替換包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種檢測和消除信號毛刺的方法，依次包括如下步驟A、根據傳輸信號本身的波形特徵以及對傳輸質量的要求，定義持續時間小於T的脈衝為「毛刺」；B、以所述持續時間T為總的延遲時間，設置至少由兩延時單元順序串聯的延時電路， 將輸入信號Vin接入所述延時電路始端，而從該延時電路末端輸出，並記輸出V。ut ；C、設置基於邏輯運算電路的毛刺檢測模塊，每當有脈衝輸入信號Vin時，該模塊會在所述Vin階躍後沿時刻給出有、無毛刺的指示信號；D、設置高速位開關跨接於所述延時電路各延時單元上，由所述毛刺檢測模塊的指示信號控制該置位開關導通或截止；E、所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯「1 」，令所述置位開關導通，表示Vin是毛刺，但還未傳輸到輸出端，所述延時電路之各延時單元均被置位，所述延時電路末端無輸出，因為毛刺已被屏蔽掉，此時經過的時間t < T ；所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯「0」，所述置位開關截止，表示Vin是正常信號，並已經所述延時電路延遲T時間到達該延時電路末端，作為V。ut輸出，或者表示無脈衝輸入信號；F、運行中一直執行步驟E；所述毛刺檢測模塊輸出指示信號邏輯「 1」，或者用Vin表示正常信號或無信號，但必須使所述置位開關截止，而用所述輸出指示信號邏輯「0」表示Vin有毛刺的話，則務必要令所述置位開關導通，以便屏蔽出現的毛刺；此時所用置位開關響應邏輯指令的方式同在步驟E中相反。
2.一種檢測和消除信號毛刺的電路，包括多級延時模塊(10)、毛刺檢測模塊00)和快速置位開關組件(30)；多級延時模塊(10)同時也是所述檢測和消除信號毛刺電路的信號傳輸通道，輸入信號Vin經多級延時模塊(10)處理後輸出信號V。ut ；所述輸入信號Vin同時被輸入毛刺檢測模塊(20)，該毛刺檢測模塊00)用於判斷輸入信號Vin是否存在信號毛刺，其輸出端D與快速置位開關組件(30)的控制端連接；所述快速置位開關組件(30)與多級延時模塊(10)電連接；工作時，若毛刺檢測模塊 (20)判斷脈衝輸入信號Vin是毛刺，立即控制快速置位開關組件(30)導通，於是多級延時模塊(10)被全部導通，而此時所述毛刺尚在該延時模塊中傳輸，從而在輸出端消除了信號毛刺；若毛刺檢測模塊00)判斷輸入信號Vin是正常信號，則控制快速置位開關組件(30)截止，輸入信號Vin經多級延時模塊(10)後直接輸出，並記作V。ut。
3.如權利要求2所述的檢測和消除信號毛刺電路，其特徵在於所述多級延時模塊(10)包括至少兩個順序串聯的延時單元(101)。
4.如權利要求2所述的檢測和消除信號毛刺電路，其特徵在於所述毛刺檢測模塊(20)包括信號邊沿檢測模塊(200)、與門(204)和同或門(205)；所述同或門(20 的一個輸入端連接所述輸入信號Vin，另一輸入端接輸出信號V。ut，所述同或門(205)的輸出端B連接所述與門(204)的一個輸入端；所述信號邊沿檢測模塊(200)用於實現對輸入信號Vin的邊沿檢測，其輸入端接輸入信號Vin，輸出端C接所述與門(204)的另一輸入端，所述與門(204)的輸出端D與快速置位開關組件(30)控制端連接。
5.如權利要求2所述的檢測和消除信號毛刺電路，其特徵在於所述快速置位開關組件(30)為NMOS管。
6.如權利要求4所述的檢測和消除信號毛刺電路，其特徵在於 所述信號邊沿檢測模塊(200)包括第一反相器001)、第二反相器(20 和異或門 (203)；所述輸入信號Vin進入信號邊沿檢測模塊(200)後分成兩路，一路直接接至異或門 (203)的一個輸入端；另一路經過第一反相器001)、第二反相器(20 延時後連接到異或門(203)的另一輸入端。
全文摘要
本發明公開一種檢測和消除信號毛刺的電路，包括多級延時模塊(10)、毛刺檢測模塊(20)和快速置位開關(30)；所述輸入信號Vin同時被輸入毛刺檢測模塊(20)，所述毛刺檢測模塊(20)用於判斷輸入信號Vin是否存在信號毛刺，其輸出端D與快速置位開關(30)的控制端連接；所述快速置位開關(30)與多級延時模塊(10)作電連接；毛刺檢測模塊(20)通過判斷輸入信號Vin中存在信號毛刺來控制快速置位開關(30)合上或關閉，從而控制多級延時模塊(10)是否對輸入信號Vin進行延時，起到消除信號毛刺的作用。本發明還公開了一種檢測和消除信號毛刺的方法。使用本發明技術方案，對正常信號的延時小、電路結構簡單。
文檔編號H03K5/1252GK102195619SQ201010118809
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月2日 優先權日2010年3月2日
發明者李超林 申請人:國民技術股份有限公司