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一種脈沖信號傳輸方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210443616.7

申請日:

2012.11.07

公開號:

CN102970004B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):H03K 3/033變更事項:專利權人變更前權利人:中國船舶重工集團公司第七二三研究所變更后權利人:中船重工海博威(江蘇)科技發展有限公司變更事項:地址變更前權利人:225001 江蘇省揚州市南河下26號變更后權利人:225001 江蘇省揚州市泰州路43號登記生效日:20150729|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H03K 3/033申請日:20121107|||公開
IPC分類號: H03K3/033; H03K5/04 主分類號: H03K3/033
申請人: 中國船舶重工集團公司第七二三研究所
發明人: 蔣洪衛; 沙亮; 張彥
地址: 225001 江蘇省揚州市南河下26號
優先權:
專利代理機構: 北京理工大學專利中心 11120 代理人: 郭德忠;楊志兵
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210443616.7

授權公告號:

|||102970004B||||||

法律狀態公告日:

2015.08.19|||2015.01.07|||2013.04.10|||2013.03.13

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種脈沖信號傳輸方法,屬于信號處理領域。本發明采用基于同步雙穩多諧振蕩器的信號調理電路對輸入信號調理,而后接收端將調理后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、一個集成脈沖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,利用集成脈沖驅動電路實現雙路信號驅動,利用隔離變壓器將單極性脈沖或直流信號變換為雙極性脈沖調制信號,本發明能夠滿足高電壓隔離傳輸場合下脈沖信號調理的要求,且實現簡單,造價低。

權利要求書

權利要求書基于同步雙穩多諧振蕩器的信號調理電路,其特征在于:
包括四個單穩態觸發器A?1、A?2、B?1和B?2,四個與門Y1、Y2、Y3和Y4,一個與非門X1,一個脈沖驅動電路和一個隔離變壓器T;
其中,單穩態觸發器A?1的電容節點端C外接一個電容C 1后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R1后與電源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后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R2后與電源VDD相連;
單穩態觸發器B?1的電容節點端C外接一個電容C3后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R3后與單穩態觸發器A?1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后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R4后與單穩態觸發器A?2的下降沿觸發端B相連;
單穩態觸發器A?1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?1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?1和單穩態觸發器A?2的清零端CLR,單穩態觸發器A?1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的反相輸出端與第一個與門Y1的第1輸入端相連,第一個與門Y1的輸出端與單穩態觸發器A?1的上升沿觸發端A相連;單穩態觸發器A?1的輸出端Q與第二個與門Y2的第1輸入端相連,第二個與門Y2的輸出端與集成脈沖驅動電路的第一輸入端IN1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Y1的第2輸入端;
輸入信號還分別送入與非門X1的兩個輸入端,與非門X1的輸出端分別與單穩態觸發器B?1和單穩態觸發器B?2的清零端CLR相連,單穩態觸發器B?1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1輸入端相連,第四個與門Y4的輸出端與單穩態觸發器B?1的上升沿觸發端A相連;單穩態觸發器B?1的輸出端Q與第三個與門的第1輸入端相連,第三個與門Y3的輸出端與集成脈沖驅動電路的第2個輸入端IN2相連;
同時,與非門X1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;
集成脈沖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后的脈沖信號。
一種脈沖信號傳輸方法,其特征在于:該方法采用權利要求1所述的基于同步雙穩態多諧振蕩器的信號調理電路;
首先,將脈沖信號輸入所述信號調理電路;
其次,所述信號調理電路將脈沖信號轉換為窄脈沖信號,并通過隔離變壓器輸出;
最后,接收端將接收到的窄脈沖信號轉換為原脈沖信號。

說明書

說明書一種脈沖信號傳輸方法
技術領域
本發明涉及一種脈沖信號傳輸方法,屬于信號處理技術領域。
背景技術
在一些脈沖或者直流工作的設備中,會出現脈沖持續大范圍變化的情況,脈沖寬度從毫微秒級到數十毫秒間變化,此時,傳統用于脈沖隔離傳輸的變壓器不再適用,通常采用的解決方法是利用光電轉換方式將脈沖信號轉換為光信號后利用光纖實現對脈沖信號的隔離傳輸。
但是,在高電壓隔離傳輸場合,利用光電傳輸單元所占用的體積比較大,光電發送及接收裝置在高電壓絕緣中采用灌封應用時需要解決光纖連接器的密封問題。
發明內容
鑒于此,本發明提供了一種脈沖信號傳輸方法,在高電壓隔離傳輸場合,利用本發明將寬脈沖信號調制成窄脈沖信號后,再采用隔離變壓器實現信號的傳輸,由本發明不采用光電傳輸單元,因而占用的體積小,且實現簡單,造價低。
本發明方法的具體實現步驟如下:
首先,將脈沖信號輸入基于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沖信號轉換為窄脈沖信號,并通過隔離變壓器輸出;
最后,接收端將接收到的窄脈沖信號轉換為原脈沖信號。
所述基于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?1、A?2、B?1和B?2,四個與門Y1、Y2、Y3和Y4,一個與非門X1,一個脈沖驅動電路和一個隔離變壓器T;
其中,單穩態觸發器A?1的電容節點端C外接一個電容C1后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R1后與電源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后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R2后與電源VDD相連;
單穩態觸發器B?1的電容節點端C外接一個電容C3后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R3后與單穩態觸發器A?1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后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R4后與單穩態觸發器A?2的下降沿觸發端B相連;
單穩態觸發器A?1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?1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?1和單穩態觸發器A?2的清零端CLR,單穩態觸發器A?1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的反相輸出端與第一個與門Y1的第1輸入端相連,第一個與門Y1的輸出端與單穩態觸發器A?1的上升沿觸發端A相連;單穩態觸發器A?1的輸出端Q與第二個與門Y2的第1輸入端相連,第二個與門Y2的輸出端與集成脈沖驅動電路的第一輸入端IN1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Y1的第2輸入端;
輸入信號還分別送入與非門X1的兩個輸入端,與非門X1的輸出端分別與單穩態觸發器B?1和單穩態觸發器B?2的清零端CLR相連,單穩態觸發器B?1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1輸入端相連,第四個與門Y4的輸出端與單穩態觸發器B?1的上升沿觸發端A相連;單穩態觸發器B?1的輸出端Q與第三個與門的第1輸入端相連,第三個與門Y3的輸出端與集成脈沖驅動電路的第2個輸入端IN2相連;
同時,與非門X1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;
集成脈沖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后的脈沖信號。
有益效果
利用基于同步雙穩多諧振蕩器的信號調理電路將寬脈沖信號調理成窄脈沖信號后,可利用技術成熟的隔離變壓器對信號進行隔離傳輸,由于在信號傳輸過程中,沒有用到光電傳輸單元,因而占用的體積小且實現電路簡單。
基于脈沖信號調制思想,利用常見的可再重觸發單穩態集成電路、集成脈沖驅動電路、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沖或直流信號變換為同步雙極性脈沖調制信號,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;利用集成脈沖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沖信號調理的要求,且實現簡單,造價低;
附圖說明
圖1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。
具體實施方式
本發明提供了一種脈沖信號傳輸方法,該方法能夠滿足高電壓隔離傳輸場合下脈沖信號調理的要求,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。
一種脈沖信號傳輸方法具體實現步驟如下:
首先,將脈沖信號輸入基于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沖信號轉換為窄脈沖信號,并通過隔離變壓器輸出;
最后,接收端將接收到的窄脈沖信號轉換為原脈沖信號。
如附圖1所示,所述基于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?1、A?2、B?1和B?2,四個與門Y1、Y2、Y3和Y4,一個與非門X1,一個脈沖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?1、A?2、B?1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X1由一個CD4011實現,一個脈沖驅動電路由TPS2812實現;
其中,單穩態觸發器A?1的電容節點端C外接一個電容C 1后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R1后與電源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后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R2后與電源VDD相連;
單穩態觸發器B?1的電容節點端C外接一個電容C3后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R3后與單穩態觸發器A?1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后與阻容網絡中間節點端RC相連,RC端外接一個電阻R4后與單穩態觸發器A?2的下降沿觸發端B相連;
單穩態觸發器A?1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?1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?1和單穩態觸發器A?2的清零端CLR,單穩態觸發器A?1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的反相輸出端與第一個與門Y1的第1輸入端相連,第一個與門Y1的輸出端與單穩態觸發器A?1的上升沿觸發端A相連;單穩態觸發器A?1的輸出端Q與第二個與門Y2的第1輸入端相連,第二個與門Y2的輸出端與集成脈沖驅動電路TPS2812的第一輸入端IN1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Y1的第2輸入端;
輸入信號還分別送入與非門X1的兩個輸入端,與非門X1的輸出端分別與單穩態觸發器B?1和單穩態觸發器B?2的清零端CLR相連,單穩態觸發器B?1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1輸入端相連,第四個與門Y4的輸出端與單穩態觸發器B?1的上升沿觸發端A相連;單穩態觸發器B?1的輸出端Q與第三個與門的第1輸入端相連,第三個與門Y3的輸出端與集成脈沖驅動電路TPS2812的第2個輸入端IN2相連;
同時,與非門X1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;
集成脈沖驅動電路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后的脈沖信號。
本發明的工作流程如下:
(1)當輸入信號由低電平轉為高電平時
加在單穩態觸發器A?1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?1和單穩態觸發器A?2處于正常工作狀態;輸入信號與單穩態觸發器A?2的反相輸出取與后由低電平變為高電平,輸入單穩態觸發器A?1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?1的反相輸出端輸出低電平,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?1輸出的高電平信號與輸入信號取與后,送入集成脈沖驅動電路TPS2812的第一輸入端IN1,集成脈沖驅動電路TPS2812的同相輸出端OUT1輸出的信號經隔離變壓器后,將高電平信號輸出;
一段時間t1后,單穩態觸發器A?1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后,使得送入集成脈沖驅動電路TPS2812的第一輸入端IN1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,由于單穩態觸發器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的反相輸出端輸出低電平,與輸入信號取與后的低電平送至單穩態觸發器A?1的上升沿觸發端A,不能改變單穩態觸發器A?1的輸出端Q和反相輸出端輸出信號的電平,一段時間t2后,A?2的反相輸出端輸出高電平,與輸入信號取與后的高電平送至單穩態觸發器A?1的上升沿觸發端A,使得單穩態觸發器A?1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后,加在單穩態觸發器B?1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?1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?1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?1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后,加在單穩態觸發器B?1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?1和單穩態觸發器B?2均處于正常工作狀態;輸入信號與單穩態觸發器B?2的反相輸出取與后由低電平變為高電平,輸入單穩態觸發器B?1的上升沿觸發端A,使單穩態觸發器B?1的輸出端Q輸出高電平,反相輸出端輸出低電平,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后,送入集成脈沖驅動電路TPS2812的第二輸入端IN2,集成脈沖驅動電路TPS2812的同相輸出端OUT1輸出的信號經隔離變壓器后,將高電平信號反相輸出;
一段時間t3后,單穩態觸發器B?1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后,使得送入集成脈沖驅動電路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,由于單穩態觸發器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的反相輸出端輸出低電平,與輸入信號取與后的低電平送至單穩態觸發器B?1的上升沿觸發端A,不能改變單穩態觸發器B?1的輸出端和反相輸出端輸出信號的電平,一段時間t4后,單穩態觸發器B?2的反相輸出端輸出高電平,與輸入信號取與后的高電平送至單穩態觸發器B?1的上升沿觸發端A,使得單穩態觸發器B?1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,并非用于限定本發明的保護范圍。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范圍之內。

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一種 脈沖 信號 傳輸 方法
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