[发明专利]一种低抖动滤波器

说明书

本发明提供了一种低抖动滤波器，包括：包括RC电路、比较器、加速处理模块，所述比较器与所述RC电路相连；输入信号经所述RC电路处理，得到充放电信号；所述充放电信号经比较器处理，得到输出信号；所述加速处理模块与所述RC电路的输入端相连，还与所述RC电路和所述比较器的连接点相连；所述加速处理模块，用于当检测到所述充放电信号的电平向所述输入信号的电平变化时，且使所述比较器的输出已经翻转时，将其快速拉到所述输入信号的电平。本发明通过将充放电信号的电平快速拉到输入信号的电平，可以降低滤波器的抖动噪声，提高了传输信号的准确性。

技术领域

本发明涉及信号传输领域，尤指一种低抖动滤波器。

背景技术

如图7所示，一个电阻R、一个电容C和一个反相器D组成普通的滤波器电路(其中，VSS表示地)。其可用于滤除数字干扰噪声，但存在一个比较大的缺点，该电路会产生很大的抖动噪声，同时也会导致输出信号的脉宽失真。

分析如下：

当RC电路充电时(假设从低电平开始充电)，A点的电压遵循充电公式：VA＝VDD*[1-exp(-t/(R*C))](VDD表示电源电平)。当RC电路放电时(假设从VDD开始放电)，A点的电压遵循放电公式：VA＝VDD*exp(-t/(R*C))，t为充电/放电时间。

根据以上公式，如图8所示，反相器的翻转点为VDD/2，当输入信号IN的脉冲宽度为t1(t1＝2*R*C)时，根据充电公式得到t4为R*C*ln2＝0.69*R*C，经t4，反相器发生翻转。当时间处在t1的末端时，得到A点的电压VA1＝VDD*0.86。

这时输入信号由高电平变成低电平，经过t5的时间，则A点的电压由0.86*VDD变成0.5*VDD，由公式0.86*VDD*exp(-t5/(R*C))＝0.5*VDD，得到t5＝0.54*R*C。

当输入信号宽度为t2(t2＝6*R*C)时，同理经过t4，反相器发生翻转。当时间处在t2的末端时，得到A点的电压VA2＝VDD*[1-exp(-t2/(RC))]＝VDD*0.9975≈VDD。

这时输入信号由高电平变成低电平，经过t4的时间，则A点的电压由VDD变成0.5*VDD。

从图8可知，与输入信号t1宽度的脉冲对应的输出信号的脉冲宽度为t6＝t1+t5-t4。理想情况，放电时间也是t4，但由于t5小于t4，所以输出信号t6宽度的脉冲的上升沿提前发生了，即发生了抖动。这也导致t6小于t1，输出信号的脉冲宽度变窄了，即输出信号的脉冲宽度发生了失真。

与输入信号t2宽度的脉冲对应的输出信号的脉冲宽度为t7＝t2+t4-t4＝t2，未发生抖动，输出信号的脉冲宽度也没有失真。

产生上述抖动的原因是由于输入信号的脉冲宽度t1偏小，A点的电压未达到高电平，导致放电时间t5小于t4，所以引入了抖动噪声。

图8仅是一种正向脉冲的脉宽不够宽引起的输出信号的脉宽产生抖动的问题。同理，负向脉冲的脉宽不够宽也会引起输出信号的脉宽产生抖动，原因是负向脉冲的脉宽不够宽使得A点的电压未达到低电平，导致脉冲的前后充放电时间不等，所以引入了抖动噪声。

如图9所示，当输入信号出现短脉冲干扰时，也会出现抖动问题。具体分析如下：

假设输入信号IN的第一个窄脉冲表示的是干扰信号，其宽度值为s1(其中s1的值小于0.5*R*C)。

A点电压随RC充电而变大，但是s10.5*R*C，故在s1的末端，A点的电压值仍然小于0.5*VDD，没有触发反相器翻转，所以输出信号OUT保持不变。

再经过s2的放电时间，A点电压开始变小，由于s2也较小，A点的电压值不能回到零。