CN103929155B - 脉冲宽度拓宽电路 - Google Patents

Abstract

脉冲宽度拓宽电路包括电子开关、第一电阻、第二电阻、第一电容和第一电子开关模块；电子开关用于根据控制端的脉冲输入信号的电平类型选择性地导通或截止；电子开关的第一连接端通过第一电阻连接直流电源，还通过第一电容接地，其第二连接端接地；第一电子开关模块的控制端连接电子开关的第一连接端，其第一连接端连接第一信号第二连接端，还通过第二电阻连接直流电源，第一电子开关模块的第二连接端接地；当第一电子开关模块的控制端电压小于第一电子开关模块的第一开启电压时，其第一连接端和第二连接端之间截止，当第一电子开关模块的控制端电压等于或大于第一开启电压时，其第一连接端和第二连接端之间导通。本发明可减少能耗和干扰信号，还可方便地调配出各种脉宽的脉冲信号。

Description

脉冲宽度拓宽电路

技术领域

本发明涉及一种脉冲检测领域，尤其涉及一种脉冲宽度拓宽电路。

背景技术

目前，大多电子设备如电视机的微处理器通过轮询制度识别输入第二连接端口，若电子设备的前级输出电路或反馈电路发送非正常的窄脉冲信号(如100微秒至10毫秒的脉冲宽度的信号)至微处理器时，微处理器将很难识别出脉冲信号，除非提高微处理器的轮询速度，但会占用微处理器大部分甚至全部资源，使得微处理器无法处理其他工作。

为改善微处理器的窄脉冲信号识别性能，一般通过脉冲宽度拓宽器件拓宽窄脉冲信号的宽度，然而，现有的脉冲宽度拓宽器件的电路结构复杂，会增加电子设备的能耗，还易产生寄生振动波形等干扰信号，影响信号稳定性，且往往只能拓宽某一范围的脉宽。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种可解决上述技术问题的脉冲宽度拓宽电路。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种脉冲宽度拓宽电路，其包括电子开关、第一电阻、第二电阻、第一电容和第一电子开关模块；所述电子开关包括第二连接端、第一连接端和用于接收一脉冲输入信号的控制端，所述电子开关用于根据脉冲输入信号的电平类型选择性地导通或截止；所述电子开关的第一连接端通过所述第一电阻连接一直流电源，还通过所述第一电容接地，所述电子开关的第二连接端接地；所述第一电子开关模块包括控制端、第一连接端和第二连接端，第一电子开关模块的控制端连接所述电子开关的第一连接端，所述第一电子开关模块的第一连接端连接一第一信号第二连接端，还通过第二电阻连接所述直流电源，所述第一电子开关模块的第二连接端接地；所述第一电子开关模块预设一第一开启电压，且所述第一开启电压小于上述直流电源的输出电压；当第一电子开关模块的控制端的电压小于所述第一开启电压时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间截止，当第一电子开关模块的控制端的电压等于或大于所述第一开启电压时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间导通，以使所述第一信号第二连接端输出一第一脉冲输出信号。

在一实施例中，所述电子开关为场效应管，当所述场效应管为N沟道场效应管时，所述电子开关的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、漏极和源极；当所述场效应管为P沟道场效应管时，所述电子开关的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、源极和漏极。进一步地，所述第一电子开关模块为场效应管，当所述场效应管为N沟道场效应管时，所述第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、漏极和源极；当所述场效应管为P沟道场效应管时，所述第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、源极和漏极；所述第一开启电压为所述场效应管的开启电压。

在另一实施例中，所述第一电子开关模块为三极管，当所述三极管为NPN型三极管时，所述第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为NPN型三极管的基极、集电极和发射极；当所述三极管为PNP型三极管时，所述第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为PNP型三极管的基极、发射极和集电极；所述第一开启电压为所述三极管的开启电压。

进一步地，所述第一电子开关模块还包括比较器，所述比较器的输出端连接所述三极管的基极，同相端对应为所述第一电子开关模块的控制端，反相端连接一参考电压生成单元。

在另一实施例中，所述第一电子开关模块为可控精密稳压源，第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为可控精密稳压源的参考端、阴极端和阳极端，所述第一开启电压为所述可控精密稳压源的参考电压。

进一步地，本脉冲宽度拓宽电路还包括第二电容、第三电阻和第二电子开关模块；所述第二电子开关模块的控制端连接所述第一电子开关模块的第一连接端，还通过所述第二电容接地，所述第二电子开关模块的第一连接端连接一第二信号第二连接端，还通过第三电阻连接所述直流电源，所述第二电子开关模块的第二连接端接地；所述第二电子开关模块预设一第二开启电压，当第二电子开关模块的控制端的电压小于所述第二开启电压时，所述第二电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间截止，当第二电子开关模块的控制端的电压等于或大于所述第二开启电压时，所述第二电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间导通，以使所述第二信号第二连接端输出一第二脉冲输出信号。

进一步地，所述第二电子开关模块为场效应管或三极管。

进一步地，当所述场效应管为N沟道场效应管时，所述第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、漏极和源极，所述第二开启电压为所述场效应管的开启电压；当所述场效应管为P沟道场效应管时，所述第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、源极和漏极；所述第二开启电压为所述场效应管的开启电压。

进一步地，当所述第二电子开关模块为NPN型三极管时，所述第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为NPN型三极管的基极、集电极和发射极；当所述三极管为PNP型三极管时，所述第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为PNP型三极管的基极、发射极和集电极；所述第二开启电压为所述三极管的开启电压。

本发明的有益效果如下：

1、上述第一脉冲输出信号的脉宽大小对应第一电阻的阻值乘以第一电容的容值所得的数值，通过选择合适阻值的第一电阻和合适容值的第一电容即可获得合适的数值，并调配上述数值与上述第一开启电压之间的关系，即可通过本电路产生各种脉宽的脉冲输出信号，从而使得本电路可适用各种电子设备。由此可见，本发明不但电路简单，有利于减少能耗和干扰信号，还可根据各种电子设备的需求方便简单地调配出各种脉宽的脉冲信号。

2、第一电子开关模块采用场效应管、三极管、三极管和比较器的组合以及可控精密稳压源；采用可控精密稳压源时，由于可控精密稳压源受温漂和批次的影响小，可使得本脉冲宽度拓宽电路的脉宽调节控制更精确。

3、上述第一脉冲输出信号通过所述第二电容、第三电阻和第二电子开关模块的处理后生成上述第二脉冲输出信号，所述第二脉冲输出信号比第一脉冲输出信号的波形具有更陡的上升沿和下降沿，可更好地满足一些对波形要求较高的电子设备。

附图说明

图1为本发明脉冲宽度拓宽电路的第一实施例的电路图。

图2为图1的脉冲宽度拓宽电路的若干信号的波形示意图。

图3为本发明脉冲宽度拓宽电路的第二实施例的电路图。

图4为本发明脉冲宽度拓宽电路的第三实施例的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

请参见图1，为本发明第一实施例的一种脉冲宽度拓宽电路，其较佳实施方式包括场效应管Q4至场效应管Q6、电阻R1至电阻R3、电容C1和电容C2。所述场效应管Q6的栅极用于接收一脉冲输入信号LOCKN，所述场效应管Q6的漏极通过所述电阻R1连接一直流电源VCC，还通过电容C1接地，所述场效应管Q6的源极接地。所述场效应管Q5的栅极连接所述场效应管Q6的漏极，所述场效应管Q5的漏极通过所述电阻R2连接所述直流电源VCC，所述场效应管Q5的源极接地。所述场效应管Q4的栅极连接所述场效应管Q5的漏极，还通过电容C2接地，所述场效应管Q4的漏极通过电阻R3连接所述直流电源VCC，所述场效应管Q4的源极接地。

请一并参考图2，下面对本实施例的工作原理进行描述，其中，图2中的波形V0、V1、V2、V3分别为场效应管Q6的栅极电压的波形、场效应管Q5的栅极电压的波形、场效应管Q4的栅极电压的波形和场效应管Q4的漏极电压的波形：

当所述场效应管Q6的栅极所接收的信号为脉冲输入信号LOCKN的高电平时，场效应管Q6导通，所述电容C1通过场效应管Q6进行放电，以将电容C1的电能全放完。

当场效应管Q6的栅极所接收的信号跳变为脉冲输入信号LOCKN的低电平时，场效应管Q6截止，使得直流电源VCC通过电阻R1对电容C1充电，进而使得场效应管Q5的栅极电压从零逐渐增大，直至达到场效应管Q5的开启电压，此时，场效应管Q5导通，电容C2通过场效应管Q5放电，使得场效应管Q4的栅极电压逐渐减少，直至小于场效应管Q4的开启电压，进而使得场效应管Q4截止，此时，场效应管Q4的漏极通过电阻R3和直流电源VCC拉高至高电平，场效应管Q4的漏极即为本电路用于输出脉冲输出信号LOCK-BACK的信号第二连接端。

当场效应管Q6的栅极所接收的信号跳变为脉冲输入信号LOCKN的高电平时，场效应管Q6导通，使得电容C1通过场效应管Q6放电，进而使得场效应管Q5的栅极电压逐渐变小，直至小于场效应管Q5的开启电压，此时，场效应管Q5截止，使得直流电源VCC通过电阻R2对电容C2充电，进而使得场效应管Q4的栅极电压逐渐变大，直至达到场效应管Q4的开启电压，此时场效应管Q4导通，使得本电路的信号第二连接端被拉低，开始输出脉冲输出信号LOCK-BACK的低电平。

由上述电路结构及工作原理可知，场效应管Q6起到电子开关的作用，场效应管Q6的栅极、漏极和源极对应为电子开关的控制端、第一连接端和第二连接端，所述电子开关根据脉冲输入信号的电平类型选择性地导通或截止。例如，所述电子开关为P沟道场效应管时，其根据低电平对应导通或高电平对应截止。所述电子开关为N沟道场效应管时，其根据高电平对应导通或低电平对应截止。

其中，电容C1的充电时间常数为R*C，其中，R为电阻R1的阻值，C为电容C1的容值，通过调整R*C的数值即可对应调节脉冲输入信号拓宽的宽度，调整调试方便简单，适用拓宽各种所需的脉冲宽度。

在本实施例中，场效应管Q5和场效应管Q4均起到电子开关模块的作用，例如，在本实施例中，场效应管Q5作为第一电子开关模块，场效应管Q5的栅极、漏极和源极对应为第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端，第一电子开关模块预设一第一开启电压，且所述第一开启电压小于上述直流电源VCC的输出电压，当第一电子开关模块的控制端的电压小于所述第一开启电压时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间截止，当第一电子开关模块的控制端的电压等于或大于所述第一开启电压时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间导通，从而通过场效应管Q5的漏极输出第一脉冲输出信号。

场效应管Q4作为第二电子开关模块，场效应管Q4的栅极、漏极和源极对应为第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端，第二电子开关模块预设一第二开启电压，且所述第二开启电压小于上述直流电源VCC的输出电压，当第二电子开关模块的控制端的电压小于所述第二开启电压时，所述第二电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间截止，当第二电子开关模块的控制端的电压等于或大于所述第二开启电压时，所述第二电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间导通，从而通过场效应管Q4的漏极输出第二脉冲输出信号，其中，该第二脉冲输出信号为经过本实施例的脉冲宽度拓宽电路进行脉冲宽度拓宽后的脉冲输出信号，可向外输出(例如，输出给MCU进行检测)。

在本实施例中，场效应管Q4至场效应管Q6均使用N沟道场效应管，但可以理解的，场效应管Q4至场效应管Q6也可使用P沟道场效应管，并不影响其实施效果。例如，当场效应管Q6(电子开关)使用为P沟道场效应管时，所述电子开关的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、源极和漏极。同理，场效应管Q4至场效应管Q5若使用P沟道场效应管时，对应的连接关系也如此。

另外，所述场效应管Q4至场效应管Q6也可替换成三极管，PNP型或NPN型三极管均可，并不影响其实施效果。

可以理解的，在本实施例中，电阻R3、场效应管Q4和电容C2可使得脉冲输出信号LOCK_BACK的波形具有较陡的上升沿和下降沿。其他实施例中，若对波形要求不高，可去除电阻R3、场效应管Q4和电容C2，则脉冲输出信号LOCK_BACK从场效应管Q5的漏极直接输出，可输出给MCU进行检测。

另外，经过本实施例的脉冲宽度拓宽电路进行脉冲宽度拓宽后的脉冲输出信号LOCK_BACK(即通过场效应管Q4的漏极输出)与脉冲输入信号LOCKN是反相的；若去除电阻R3、场效应管Q4和电容C2后从场效应管Q5的漏极直接输出的脉冲输出信号LOCK_BACK则跟脉冲输入信号LOCKN同相，若需要波形反相，可以将场效应管Q6换成P沟道场效应管或者加一级反相电路，将从场效应管Q5的漏极直接输出的脉冲输出信号LOCK_BACK通过反相电路后再向外输出。

请参见图3，为本发明第二实施例的一种脉冲宽度拓宽电路，其电路结构与图1所示的脉冲宽度拓宽电路结构基本相同，不用的是，本实施例的脉冲宽度拓宽电路的上述第一电子开关模块采用三极管Q5’、比较器U0和参考电压生成单元(可由直流电源和若干电阻组成,例如本实施例生成的参考电压为2.5V)替换实施例一的场效应管Q5，比较器U0的同相端1对应为第一电子开关模块的控制端，比较器U0的反相端2连接所述参考电压生成单元，比较器U0的输出端3连接所述三级管Q5’的基极。在本实施例中，所述三极管Q5’为NPN型三极管时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端对应为三级管Q5’的集电极和发射极；可以理解的，该所述三极管Q5’也可为PNP型三极管时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端对应为PNP型三极管的发射极和集电极。本实施例的脉冲宽度拓宽电路能够实现与第一实施例的脉冲宽度拓宽电路一致的有益效果。且本实施例在三级管Q5’的前端增加一个电压比较器U0，使得电路不至于受温度等其他因素影响而导致比较的基准电压有大范围的波动而导致拓宽倍数的大范围变化。

参见图4，为本发明的第四实施例的一种脉冲宽度拓宽电路，其电路结构与图1所示的第一实施例的脉冲宽度拓宽电路基本相同，不同的是，本实施例采用可控精密稳压源U5替换场效应管Q5作为上述第一电子开关模块。上述第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为可控精密稳压源U5的参考端R、阴极端K和阳极端A。当可控精密稳压源U5的参考端R的电压(即为电容C1的电压)小于可控精密稳压源U5的参考电压如2.5伏特(对应电子开关模块的正开启电压)时，可控精密稳压源U5的阴极端K和阳极端A之间截止，当可控精密稳压源U5的参考端R的电压等于或大于可控精密稳压源U5的参考电压时，可控精密稳压源U5的阴极端K和阳极端A之间导通。由于可控精密稳压源U5受温漂和批次的影响小，故，相对上述场效应管Q5，采用可控精密稳压源U5可使得本脉冲宽度拓宽电路的脉宽调节控制更精确。在本实施例中，可控精密稳压源U5可采用型号为TL431的可控精密稳压源芯片。另外，本实施例的直流电源VCC不能小于2.5V，VCC大于等于3.3V为佳，优选为5V。

可以理解的，在本发明中，除了上述实施例1～实施例4中所提及到的电路结构外，凡是具备上述电子开关或电子开关模块功能的元器件或电路模块均适用本电路，在此不再一一赘述。

综上所述，本发明的有益效果如下：

1、上述第一脉冲输出信号的脉宽大小对应第一电阻的阻值乘以第一电容的容值所得的数值，通过选择合适阻值的第一电阻和合适容值的第一电容即可获得合适的数值，并调配上述数值与上述第一开启电压之间的关系，即可通过本电路产生各种脉宽的脉冲输出信号，从而使得本电路可适用各种电子设备。由此可见，本发明不但电路简单，有利于减少能耗和干扰信号，还可根据各种电子设备的需求方便简单地调配出各种脉宽的脉冲信号。

2、第一电子开关模块采用场效应管、三极管、三极管和比较器的组合以及可控精密稳压源时；采用可控精密稳压源时，由于可控精密稳压源受温漂和批次的影响小，可使得本脉冲宽度拓宽电路的脉宽调节控制更精确。

3、上述第一脉冲输出信号通过所述第二电容、第三电阻和第二电子开关模块的处理后生成上述第二脉冲输出信号，所述第二脉冲输出信号比第一脉冲输出信号的波形具有更陡的上升沿和下降沿，可更好地满足一些对波形要求较高的电子设备。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：包括电子开关、第一电阻、第二电阻、第一电容和第一电子开关模块；

所述电子开关包括第一连接端、第二连接端和用于接收一脉冲输入信号的控制端，所述电子开关用于根据脉冲输入信号的电平类型选择性地导通或截止；所述电子开关的第一连接端通过所述第一电阻连接一直流电源，还通过所述第一电容接地，所述电子开关的第二连接端接地；

所述第一电子开关模块包括控制端、第一连接端和第二连接端，第一电子开关模块的控制端连接所述电子开关的第一连接端，所述第一电子开关模块的第一连接端连接一第一信号第二连接端，还通过第二电阻连接所述直流电源，所述第一电子开关模块的第二连接端接地；所述第一电子开关模块预设一第一开启电压，且所述第一开启电压小于所述直流电源的输出电压；

当第一电子开关模块的控制端的电压小于所述第一开启电压时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间截止，当第一电子开关模块的控制端的电压等于或大于所述第一开启电压时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间导通，以使所述第一信号第二连接端输出一第一脉冲输出信号。

2.如权利要求1所述的脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：所述电子开关为场效应管或三极管，当所述电子开关为N沟道场效应管时，所述电子开关的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、漏极和源极；当所述场效应管为P沟道场效应管时，所述电子开关的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、源极和漏极；当所述电子开关为NPN型三极管时，所述电子开关的控制端、第一连接端和第二连接端对应为NPN型三极管的基极、集电极和发射极；当所述三极管为PNP型三极管时，所述电子开关的控制端、第一连接端和第二连接端对应为PNP型三极管的基极、发射极和集电极。

3.如权利要求1或2所述的脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：所述第一电子开关模块为场效应管，当所述场效应管为N沟道场效应管时，所述第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、漏极和源极；当所述场效应管为P沟道场效应管时，所述第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、源极和漏极；所述第一开启电压为所述场效应管的开启电压。

4.如权利要求1或2所述的脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：所述第一电子开关模块由三极管、比较器和参考电压单元构成，所述比较器的输出端连接所述三极管的基极，同相端对应为所述第一电子开关模块的控制端，反相端连接所述参考电压单元，当所述三极管为NPN型三极管时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端对应为NPN型三极管的集电极和发射极；当所述三极管为PNP型三极管时，所述第一电子开关模块的第一连接端和第二连接端对应为PNP型三极管的发射极和集电极；所述第一开启电压为所述三极管的开启电压。

5.如权利要求1或2所述的脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：所述第一电子开关模块为可控精密稳压源，第一电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为可控精密稳压源的参考端、阴极端和阳极端，所述第一开启电压为所述可控精密稳压源的参考电压。

6.如权利要求1所述的脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：还包括第二电容、第三电阻和第二电子开关模块；所述第二电子开关模块的控制端连接所述第一电子开关模块的第一连接端，还通过所述第二电容接地，所述第二电子开关模块的第一连接端连接一第二信号第二连接端，还通过第三电阻连接所述直流电源，所述第二电子开关模块的第二连接端接地；所述第二电子开关模块预设一第二开启电压，当第二电子开关模块的控制端的电压小于所述第二开启电压时，所述第二电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间截止，当第二电子开关模块的控制端的电压等于或大于所述第二开启电压时，所述第二电子开关模块的第一连接端和第二连接端之间导通，以使所述第二信号第二连接端输出一第二脉冲输出信号。

7.如权利要求6所述的脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：所述第二电子开关模块为场效应管或三极管。

8.如权利要求7所述的脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：当所述第二电子开关模块为N沟道场效应管时，所述第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、漏极和源极，所述第二开启电压为所述N沟道场效应管的开启电压；当所述场效应管为P沟道场效应管时，所述第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为场效应管的栅极、源极和漏极，所述第二开启电压为所述P沟道场效应管的开启电压。

9.如权利要求7所述的脉冲宽度拓宽电路，其特征在于：当所述第二电子开关模块为NPN型三极管时，所述第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为NPN型三极管的基极、集电极和发射极；当所述三极管为PNP型三极管时，所述第二电子开关模块的控制端、第一连接端和第二连接端对应为PNP型三极管的基极、发射极和集电极；所述第二开启电压为所述三极管的开启电压。