一種脈衝信號傳輸方法
2023-12-02 20:31:51
專利名稱：一種脈衝信號傳輸方法
技術領域：
本發明涉及一種脈衝信號傳輸方法，屬於信號處理技術領域。
背景技術：
在一些脈衝或者直流工作的設備中，會出現脈衝持續大範圍變化的情況，脈衝寬度從毫微秒級到數十毫秒間變化，此時，傳統用於脈衝隔離傳輸的變壓器不再適用，通常採用的解決方法是利用光電轉換方式將脈衝信號轉換為光信號後利用光纖實現對脈衝信號的隔離傳輸。 但是，在高電壓隔離傳輸場合，利用光電傳輸單元所佔用的體積比較大，光電發送及接收裝置在高電壓絕緣中採用灌封應用時需要解決光纖連接器的密封問題。
發明內容
鑑於此，本發明提供了一種脈衝信號傳輸方法，在高電壓隔離傳輸場合，利用本發明將寬脈衝信號調製成窄脈衝信號後，再採用隔離變壓器實現信號的傳輸，由本發明不採用光電傳輸單元，因而佔用的體積小，且實現簡單，造價低。本發明方法的具體實現步驟如下首先，將脈衝信號輸入基於同步雙穩態多諧振蕩器的信號調理電路；其次，所述信號調理電路將脈衝信號轉換為窄脈衝信號，並通過隔離變壓器輸出；最後，接收端將接收到的窄脈衝信號轉換為原脈衝信號。所述基於同步雙穩多諧振蕩器的信號調理電路包括四個單穩態觸發器A-l、A-2、B-I和B-2，四個與門Y1、Y2、Y3和Y4，一個與非門XI，一個脈衝驅動電路和一個隔離變壓器T ；其中，單穩態觸發器A-I的電容節點端C外接一個電容Cl後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻Rl後與電源VDD相連；單穩態觸發器A-2的電容節點端C外接一個電容C2後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻R2後與電源VDD相連；單穩態觸發器B-I的電容節點端C外接一個電容C3後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻R3後與單穩態觸發器A-I的下降沿觸發端B相連；單穩態觸發器B-2的電容節點端C外接一個電容C4後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻R4後與單穩態觸發器A-2的下降沿觸發端B相連；單穩態觸發器A-I的下降沿觸發端B分別與單穩態觸發器A-2的下降沿觸發端B、單穩態觸發器B-I的下降沿觸發端B和單穩態觸發器B-2的下降沿觸發端B相連；輸入信號分別送入單穩態觸發器A-I和單穩態觸發器A-2的清零端CLR，單穩態觸發器A-I的反相輸出端^與單穩態觸發器A-2的上升沿觸發端A相連，單穩態觸發器A-2的反相輸出端Q與第一個與門Yl的第I輸入端相連,第一個與門H的輸出端與單穩態觸發器A-I的上升沿觸發端A相連；單穩態觸發器A-I的輸出端Q與第二個與門Y2的第I輸入端相連，第二個與門Y2的輸出端與集成脈衝驅動電路的第一輸入端INl相連；同時，輸入信號還分別送入第二個與門Y2和第一個與門H的第2輸入端；輸入信號還分別送入與非門Xl的兩個輸入端，與非門Xl的輸出端分別與單穩態觸發器B-I和單穩態觸發器B-2的清零端CLR相連，單穩態觸發器B-I的反相輸出端^與單穩態觸發器B-2的上升沿觸發端A相連，單穩態觸發器B-2的反相輸出端^與第四個與門Y4的第I輸入端相連，第四個與門Y4的輸出端與單穩態觸發器B-I的上升沿觸發端A相連；單穩態觸發器B-I的輸出端Q與第三個與門的第I輸入端相連，第三個與門Y3的輸出端與集成脈衝驅動電路的第2個輸入端IN2相連；
同時，與非門Xl的輸出端分別與第三個與門Y3和第四個與門Y4的第2輸入端相連；集成脈衝驅動電路的同相輸出端與隔離變壓器的輸入端相連，隔離變壓器輸出變換後的脈衝信號。有益效果利用基於同步雙穩多諧振蕩器的信號調理電路將寬脈衝信號調理成窄脈衝信號後，可利用技術成熟的隔離變壓器對信號進行隔離傳輸，由於在信號傳輸過程中，沒有用到光電傳輸單元，因而佔用的體積小且實現電路簡單。基於脈衝信號調製思想，利用常見的可再重觸發單穩態集成電路、集成脈衝驅動電路、與門電路、非門電路，通過電路間的有機結合，利用隔離變壓器將單極性脈衝或直流信號變換為同步雙極性脈衝調製信號，其中，利用兩個可再重觸發單穩態集成電路，構成雙穩態多諧振蕩器；利用與門電路，實現雙穩態多諧振蕩器的同步工作；利用集成脈衝驅動電路實現雙路信號驅動。本發明能夠滿足高電壓隔離傳輸場合下脈衝信號調理的要求，且實現簡單，造價低；
圖I為本發明的電路原理圖；圖2為本發明電路中相應點出的信號波形圖。
具體實施例方式本發明提供了一種脈衝信號傳輸方法，該方法能夠滿足高電壓隔離傳輸場合下脈衝信號調理的要求，且實現簡單，造價低。下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。一種脈衝信號傳輸方法具體實現步驟如下首先，將脈衝信號輸入基於同步雙穩態多諧振蕩器的信號調理電路；其次，所述信號調理電路將脈衝信號轉換為窄脈衝信號，並通過隔離變壓器輸出；最後，接收端將接收到的窄脈衝信號轉換為原脈衝信號。如附圖I所示，所述基於同步雙穩態多諧振蕩器的信號調理電路包括四個單穩態觸發器A-I、A-2、B-I和B-2，四個與門Y1、Y2、Y3和Y4，一個與非門XI，一個脈衝驅動電路
和一個隔離變壓器T ；在本實施例中，四個單穩態觸發器A-I、A_2、B-I和B_2由兩個可再重觸發單穩態集成電路CD4098實現，四個與門Y1、Y2、Y3和Y4由一個CD4081實現，一個與非門Xl由一個⑶4011實現，一個脈衝驅動電路由TPS2812實現；其中，單穩態觸發器A-I的電容節點端C外接一個電容C I後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻Rl後與電源VDD相連；單穩態觸發器A-2的電容節點端C外接一個電容C2後與阻容網絡中間節點端RC 相連，RC端外接一個電阻R2後與電源VDD相連；單穩態觸發器B-I的電容節點端C外接一個電容C3後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻R3後與單穩態觸發器A-I的下降沿觸發端B相連；單穩態觸發器B-2的電容節點端C外接一個電容C4後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻R4後與單穩態觸發器A-2的下降沿觸發端B相連；單穩態觸發器A-I的下降沿觸發端B分別與單穩態觸發器A-2的下降沿觸發端B、單穩態觸發器B-I的下降沿觸發端B和單穩態觸發器B-2的下降沿觸發端B相連；輸入信號分別送入單穩態觸發器A-I和單穩態觸發器A-2的清零端CLR，單穩態觸發器A-I的反相輸出端^與單穩態觸發器A-2的上升沿觸發端A相連，單穩態觸發器A-2的反相輸出端Q與第一個與門Yl的第I輸入端相連,第一個與門H的輸出端與單穩態觸發器A-I的上升沿觸發端A相連；單穩態觸發器A-I的輸出端Q與第二個與門Y2的第I輸入端相連，第二個與門Y2的輸出端與集成脈衝驅動電路TPS2812的第一輸入端INl相連；同時，輸入信號還分別送入第二個與門Y2和第一個與門H的第2輸入端；輸入信號還分別送入與非門Xl的兩個輸入端，與非門Xl的輸出端分別與單穩態觸發器B-I和單穩態觸發器B-2的清零端CLR相連，單穩態觸發器B-I的反相輸出端^與單穩態觸發器B-2的上升沿觸發端A相連，單穩態觸發器B-2的反相輸出端^與第四個與門Y4的第I輸入端相連，第四個與門Y4的輸出端與單穩態觸發器B-I的上升沿觸發端A相連；單穩態觸發器B-I的輸出端Q與第三個與門的第I輸入端相連，第三個與門Y3的輸出端與集成脈衝驅動電路TPS2812的第2個輸入端IN2相連；同時，與非門Xl的輸出端分別與第三個與門Y3和第四個與門Y4的第2輸入端相連；集成脈衝驅動電路TPS2812的兩個同相輸出端分別與隔離變壓器的兩個輸入端相連，隔離變壓器輸出變換後的脈衝信號。本發明的工作流程如下( I)當輸入信號由低電平轉為高電平時加在單穩態觸發器A-I和單穩態觸發器A-2的清零端的信號變為高電平，單穩態觸發器A-I和單穩態觸發器A-2處於正常工作狀態；輸入信號與單穩態觸發器A-2的反相輸出取與後由低電平變為高電平，輸入單穩態觸發器A-I的上升沿觸發端A，使其輸出端Q輸出高電平，單穩態觸發器A-I的反相輸出端Q輸出低電平，輸出的低電平送入單穩態觸發器A-2的上升沿觸發端B，單穩態觸發器A-I輸出的高電平信號與輸入信號取與後，送入集成脈衝驅動電路TPS2812的第一輸入端IN1，集成脈衝驅動電路TPS2812的同相輸出端OUTl輸出的信號經隔離變壓器後，將高電平信號輸出；—段時間tl後，單穩態觸發器A-I的輸出端Q輸出的信號變為低電平，反相輸出端^輸出的信號變為高電平，高電平送入單穩態觸發器A-2的上升沿觸發端B，低電平與輸入信號取與後，使得送入集成脈衝驅動電路TPS2812的第一輸入端INl的信號變為低電平，最終使得隔離變壓器的輸出信號變為低電平，同時，由於單穩態觸發器A-2的上升沿觸發端B的輸入信號由低電平變為高電平，使得單穩態觸發器A-2的反相輸出端0輸出低電平，與輸入信號取與後的低電平送至單穩態觸發器A-I的上升沿觸發端A，不能改變單穩態觸發器A-I的輸出端Q和反相輸出端Q輸出信號的電平，一段時間t2後，A-2的反相輸出端Q輸出高電平，與輸入信號取與後的高電平送至單穩態觸發器A-I的上升沿觸發端A，使得單穩態觸發器A-I的輸出端Q的輸出信號變為高電平；
輸入信號經過與非門取反後，加在單穩態觸發器B-I和單穩態觸發器B-2的清零端的信號均變為低電平，單穩態觸發器B-I和單穩態觸發器B-2的輸出端均被強制清零，輸出端輸出低電平，反相輸出端輸出高電平；(2)當輸入信號由高電平轉為低電平時加在單穩態觸發器A-I和單穩態觸發器A-2的清零端的信號均變為低電平，單穩態觸發器A-I和單穩態觸發器A-2的輸出端均被強制清零，輸出端輸出低電平，反相輸出端輸出高電平；輸入信號經過非門取反後，加在單穩態觸發器B-I和單穩態觸發器B-2的清零端的信號均變為高電平，單穩態觸發器B-I和單穩態觸發器B-2均處於正常工作狀態；輸入信號與單穩態觸發器B-2的反相輸出取與後由低電平變為高電平,輸入單穩態觸發器B-I的上升沿觸發端A,使單穩態觸發器B-I的輸出端Q輸出高電平,反相輸出端Q輸出低電平，輸出的低電平送入單穩態觸發器B-2的上升沿觸發端A，輸出的高電平信號與輸入信號取與後，送入集成脈衝驅動電路TPS2812的第二輸入端IN2，集成脈衝驅動電路TPS2812的同相輸出端OUTl輸出的信號經隔離變壓器後，將高電平信號反相輸出；—段時間t3後，單穩態觸發器B-I的輸出端Q輸出的信號變為低電平，而反相輸出端^輸出的信號變為高電平，高電平送入單穩態觸發器B-2的上升沿觸發端A，低電平與輸入信號取與後，使得送入集成脈衝驅動電路TPS2812的第二輸入端IN2的信號變為低電平，最終使得隔離變壓器的輸出信號變為低電平，同時，由於單穩態觸發器B-2的上升沿觸發端A的輸入信號由低電平變為高電平,使得單穩態觸發器B-2的反相輸出端Q輸出低電平，與輸入信號取與後的低電平送至單穩態觸發器B-I的上升沿觸發端A，不能改變單穩態觸發器B-I的輸出端和反相輸出端輸出信號的電平，一段時間t4後，單穩態觸發器B-2的反相輸出端0輸出高電平，與輸入信號取與後的高電平送至單穩態觸發器B-I的上升沿觸發端A，使得單穩態觸發器B-I的輸出端Q的輸出信號變為高電平；所述時間由組成定時阻容網絡的各電阻值和對應的電容值決定。綜上所述，以上僅為本發明的一種較佳實例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.基於同步雙穩多諧振蕩器的信號調理電路，其特徵在於 包括四個單穩態觸發器A-ι、A-2、B-I和B-2，四個與門Yl、Y2、Y3和Y4，一個與非門XI，一個脈衝驅動電路和一個隔離變壓器T ； 其中，單穩態觸發器A-I的電容節點端C外接一個電容C I後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻Rl後與電源VDD相連； 單穩態觸發器A-2的電容節點端C外接一個電容C2後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻R2後與電源VDD相連； 單穩態觸發器B-I的電容節點端C外接一個電容C3後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻R3後與單穩態觸發器A-I的下降沿觸發端B相連； 單穩態觸發器B-2的電容節點端C外接一個電容C4後與阻容網絡中間節點端RC相連，RC端外接一個電阻R4後與單穩態觸發器A-2的下降沿觸發端B相連； 單穩態觸發器A-I的下降沿觸發端B分別與單穩態觸發器A-2的下降沿觸發端B、單穩態觸發器B-I的下降沿觸發端B和單穩態觸發器B-2的下降沿觸發端B相連； 輸入信號分別送入單穩態觸發器A-I和單穩態觸發器A-2的清零端CLR，單穩態觸發器A-I的反相輸出端^與單穩態觸發器A-2的上升沿觸發端A相連，單穩態觸發器A-2的反相輸出端Q與第一個與門Yl的第I輸入端相連，第一個與門Yl的輸出端與單穩態觸發器A-I的上升沿觸發端A相連；單穩態觸發器A-I的輸出端Q與第二個與門Y2的第I輸入端相連，第二個與門Y2的輸出端與集成脈衝驅動電路的第一輸入端INl相連； 同時，輸入信號還分別送入第二個與門Y2和第一個與門Yl的第2輸入端； 輸入信號還分別送入與非門Xl的兩個輸入端，與非門Xl的輸出端分別與單穩態觸發器B-I和單穩態觸發器B-2的清零端CLR相連，單穩態觸發器B-I的反相輸出端^與單穩態觸發器B-2的上升沿觸發端A相連，單穩態觸發器B-2的反相輸出端0與第四個與門Y4的第I輸入端相連，第四個與門Y4的輸出端與單穩態觸發器B-I的上升沿觸發端A相連；單穩態觸發器B-I的輸出端Q與第三個與門的第I輸入端相連，第三個與門Y3的輸出端與集成脈衝驅動電路的第2個輸入端IN2相連； 同時，與非門Xl的輸出端分別與第三個與門Y3和第四個與門Y4的第2輸入端相連；集成脈衝驅動電路的同相輸出端與隔離變壓器的輸入端相連，隔離變壓器輸出變換後的脈衝信號。
2.一種脈衝信號傳輸方法，其特徵在於該方法米用權利要求I所述的基於同步雙穩態多諧振蕩器的信號調理電路； 首先，將脈衝信號輸入所述信號調理電路； 其次，所述信號調理電路將脈衝信號轉換為窄脈衝信號，並通過隔離變壓器輸出； 最後，接收端將接收到的窄脈衝信號轉換為原脈衝信號。
全文摘要
本發明公開了一種脈衝信號傳輸方法，屬於信號處理領域。本發明採用基於同步雙穩多諧振蕩器的信號調理電路對輸入信號調理，而後接收端將調理後的信號轉換為原信號。所述信號調理電路包括一個隔離變壓器、一個集成脈衝驅動電路和兩個可再重觸發單穩態集成電路，其中，兩個可再重觸發單穩態集成電路構成雙穩態多諧振蕩器，利用集成脈衝驅動電路實現雙路信號驅動，利用隔離變壓器將單極性脈衝或直流信號變換為雙極性脈衝調製信號，本發明能夠滿足高電壓隔離傳輸場合下脈衝信號調理的要求，且實現簡單，造價低。
文檔編號H03K3/033GK102970004SQ20121044361
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者蔣洪衛, 沙亮, 張彥 申請人:中國船舶重工集團公司第七二三研究所