一種信號檢測電路的制作方法
【專利摘要】公開了一種信號檢測電路，包括第一放大器、第一晶體管、第一電容器、充放電路以及比較電路，該信號檢測電路可用于檢測前沿信號和后沿信號，在調(diào)光系統(tǒng)中有著廣泛的用途。
【專利說明】—種信號檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子電路，更具體但是并非排它地涉及信號檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)光技術(shù)廣泛地應(yīng)用于白熾燈、節(jié)能燈和LED等照明領(lǐng)域。圖1示出一種具有調(diào)光功能的照明系統(tǒng)，包括電源101、調(diào)光器(Dimmer) 102、整流橋104和驅(qū)動電路(Driver) 103。在一個實施例中，可以使用三端雙向可控硅開關(guān)管(TRIAC)實現(xiàn)調(diào)光器102，通過調(diào)節(jié)三端雙向可控娃開關(guān)管(TRIAC)的導(dǎo)通時間來控制電源101向負(fù)載傳遞的能量,進(jìn)而達(dá)到調(diào)光的目的。
[0003]在一些應(yīng)用中，電源101提供正弦信號至調(diào)光器102，例如市電信號。在其他一些應(yīng)用中，電源101還可以提供其他信號至調(diào)光器102(即調(diào)光器102還可以對其他信號進(jìn)行調(diào)光)。圖2示出調(diào)光器102和整流橋104的輸入輸出波形，其中波形201表示輸入市電信號，波形202表示未調(diào)光時調(diào)光器102的輸出信號被整流橋104整流后的輸出，呈半波正弦狀。調(diào)光器102通過控制導(dǎo)通時間對其輸入信號201進(jìn)行切相，而后通過整流橋104進(jìn)行整流，可以產(chǎn)生兩種不同的切相半波正弦信號，即前沿信號203和后沿信號203。如果調(diào)光器102在輸入信號201半周期開始時切相，經(jīng)過了與調(diào)光位置相對應(yīng)的一段時間后，調(diào)光器102的開關(guān)才導(dǎo)通為負(fù)載供電直至半周期結(jié)束(即調(diào)光器102的開關(guān)在Tl時間段截止，T2時間段導(dǎo)通)，且經(jīng)過輸入信號201的零點后，調(diào)光器102重復(fù)相同操作，就會產(chǎn)生前沿信號(leading edge) 2030該前沿信號203具有一個從低電平到高電平的快速變化或者正向階躍變化。如果調(diào)光器102在輸入信號201半周期開始時導(dǎo)通，經(jīng)過了與調(diào)光位置相對應(yīng)的一段時間后，調(diào)光器102的開關(guān)才斷開并將斷開狀態(tài)保持至半周期結(jié)束(即調(diào)光器102的開關(guān)在T3時間段截止，T4時間段導(dǎo)通)，且經(jīng)過輸入信號201的零點后，調(diào)光器102重復(fù)相同操作，就會產(chǎn)生后沿信號(trailing edge) 204。該后沿信號204具有一個從高電平到低電平的快速變化或者負(fù)向階躍變化。由于前沿信號203和后沿信號204對應(yīng)不同的驅(qū)動電路或者驅(qū)動方法，為此，如何識別調(diào)光后的信號是前沿信號還是后沿信號是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個問題，本實用新型提供了一種信號檢測電路，包括:第一放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端接收第一電壓信號；第一晶體管，具有第一端、第二端和控制端，其控制端耦接至所述第一放大器的輸出端，其第二端耦接至所述第一放大器的第二輸入端；第一電容器，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一晶體管的第二端，其第二端耦接至第一電勢；充放電路，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一晶體管的第二端，其第二端耦接至所述第一電勢；以及比較電路，具有輸入端和輸出端，其輸入端耦接至所述第一晶體管的第一端，所述比較電路將流過第一晶體管的電流與電流閾值進(jìn)行比較，在其輸出端產(chǎn)生邊沿檢測信號。[0005]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述充放電路包括第一電流源或者電阻。
[0006]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述充放電路包括第二晶體管，所述第二晶體管具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第一晶體管的第二端，其第二端耦接至所述第一電勢，其控制端耦接至所述比較電路的輸出端或者復(fù)位信號。
[0007]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述比較電路包括:電流鏡，具有輸入端和輸出端，其輸入端耦接至所述第一晶體管的第一端，其輸出端基于流過第一晶體管的電流產(chǎn)生鏡像電流信號；第二電流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述電流鏡的輸出端，其第二端耦接至所述第一電勢。
[0008]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述比較電路包括:第三電流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一晶體管的第一端，其第二端耦接至第二電勢。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一電勢是地電勢或者內(nèi)部電源電勢。
[0010]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一電壓信號是來自三端雙向可控硅調(diào)光器的調(diào)光信號。
[0011]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一電壓信號是切相半波正弦信號。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一電壓信號是前沿信號或者后沿信號。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一電壓信號的電壓變化率超過設(shè)定數(shù)值時，所述邊沿檢測信號發(fā)生高電平和低電平之間的切換。
[0014]利用上述實施例的技術(shù)方案，能夠檢測前沿信號或者后沿信號。在一些實施例中，還可以檢測某一信號的變化率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面將參考附圖詳細(xì)說明本實用新型的【具體實施方式】，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件或特征。
[0016]圖1示出具有調(diào)光功能的照明系統(tǒng)100的電路原理圖；
[0017]圖2示出調(diào)光器102和整流橋104的輸入輸出波形；
[0018]圖3示出根據(jù)本實用新型一個實施例的信號檢測電路300的電路原理圖；
[0019]圖4示出信號檢測電路300工作過程中的波形圖；
[0020]圖5示出根據(jù)本實用新型一個實施例的信號檢測電路500的電路原理圖；
[0021]圖6示出根據(jù)本實用新型一個實施例的信號檢測電路600的電路原理圖；
[0022]圖7示出根據(jù)本實用新型一個實施例的信號檢測電路700的電路原理圖；
[0023]圖8示出信號檢測電路700工作過程中的波形圖。
【具體實施方式】
[0024]在下文的特定實施例代表本實用新型的示例性實施例，并且本質(zhì)上僅為示例說明而非限制。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:這些特定細(xì)節(jié)對于本實用新型而言不是必需的。在其他實例中，為了避免混淆本實用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0025]在說明書中，提及“一個實施例”或者“實施例”意味著結(jié)合該實施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性包括在本實用新型的至少一個實施例中。術(shù)語“在一個實施例中”在說明書中各個位置出現(xiàn)并不全部涉及相同的實施例，也不是相互排除其他實施例或者可變實施例。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，并且示圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。
[0026]圖3示出根據(jù)本實用新型一個實施例的信號檢測電路300的電路原理圖。信號檢測電路300包括第一放大器3001、第一晶體管3002、第一電容器3003、充放電路3004和比較電路3006。在一個實施例中，信號檢測電路300用于檢測來自調(diào)光器301的第一電壓信號302 (即檢測電路300的輸入信號)。為顯示方便，圖3中未示出整流橋104。
[0027]第一放大器3001具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端接收輸入信號302。第一晶體管3002具有第一端、第二端和控制端，其控制端耦接至第一放大器3001的輸出端，其第二端稱接至第一放大器3001的第二輸入端。第一電容器3003具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一晶體管3002的第二端，其第二端耦接至地電勢。充放電路3004具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一晶體管3002的第二端，其第二端耦接至地電勢，為第一電容器3003提供放電通路。在其他實施例中，充放電路3004還可以提供充電通路，例如圖7所示實施例700。比較電路3006具有輸入端和輸出端，其輸入端耦接至所述第一晶體管3002的第一端。比較電路3006將流過第一晶體管3002的電流IT與電流閾值進(jìn)行比較，在其輸出端產(chǎn)生邊沿檢測信號303。圖4示出信號檢測電路300運行過程中的波形圖。由于第 一放大器3001和第一晶體管3002組成的負(fù)反饋環(huán)路具有負(fù)反饋作用，第一放大器3001第一端和第二端的電壓保持近似相等，使得第一電容器3003兩端的電壓VCAP跟隨輸入信號302變化。當(dāng)輸入信號302增大時，流過第一晶體管3002的電流(即晶體管電流)IT對第一電容器3003充電，使得第一電容器3003兩端的電壓VCAP跟隨輸入信號302增大。當(dāng)輸入信號302減小時，充放電路3004對第一電容器3003放電，使得第一電容器3003兩端的電壓VCAP降低。第一晶體管3002可以采用MOS晶體管、三極管等器件實現(xiàn)。
[0028]晶體管電流IT為第一電容器3003的充電電流ICH和充放電路3004提供的放電電流IDH之和，SP
[0029]IT=K H I IDH =C <, JDH =(%, // )H
山dt(I)
[0030]因此，晶體管電流IT將正比于輸入信號302的變化率(dv/dt，輸入信號302與時間的微分)，上式中V302表示輸入信號302的電壓。當(dāng)輸入信號302的變化率增大時，晶體管電流IT亦增大，并且輸入信號302的變化率增大越快，晶體管電流IT越大；輸入信號302的變化率減小時，晶體管電流IT亦減小。
[0031 ] 在一個實施例中，充放電路3004包括第一電流源11，為第一電容器3003提供放電通路。在其他的實施例中，充放電路3004還可以包括電阻。
[0032]在一個實施例中，比較電路3006包括電流鏡3007和第二電流源12。電流鏡3007具有電勢端、輸入端和輸出端，其電勢端耦接至內(nèi)部電源電勢VCC，其輸入端耦接至第一晶體管3002的第一端，電流鏡3007基于晶體管電流IT，在輸出端產(chǎn)生鏡像電流IM。第二電流源12具有第一端和第二端，其第一端耦接至電流鏡3007的輸出端，其第二端耦接至地電勢。當(dāng)輸入信號302的變化率較大時(即輸入信號302增大的足夠快)，鏡像電流IM大于第二電流源12的電流，從而使得邊沿檢測信號303由低電平轉(zhuǎn)換為高電平。使得邊沿檢測信號303由低電平轉(zhuǎn)換為高電平(狀態(tài)翻轉(zhuǎn))的晶體管電流IT的最小數(shù)值稱為電流閾值，電流閾值由電流鏡3007的鏡像比例、和第二電流源12的電流值等參數(shù)決定。
[0033]圖4示出信號檢測電路300的在運行過程中的波形，在輸入信號302發(fā)生正向階躍變化(信號快速增大)時，晶體管電流IT快速增大，使得邊沿檢測信號303由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。而后，由于輸入信?02的變化率減小甚至變?yōu)樨?fù)數(shù)，晶體管電流IT也快速減小，直至為零。需要注意的是，在不同的實施例中，由于第一電容器3003的取值不同，充放電路3004的放電電流取值不同以及前沿信號的變化率不同，晶體管電流IT可能不會降低到零。
[0034]圖5示出根據(jù)本實用新型一個實施例的信號檢測電路500的電路原理圖。與圖3所示的信號檢測電路300的不同之處在于，信號檢測電路500的比較電路5006包括第三電流源13。在一些實施例中，在比較電路5006之后，還可以使用一些施密特觸發(fā)器Ul和/或反相器U2等整形，從而優(yōu)化數(shù)字信號的邊沿變化。當(dāng)輸入信號302的正向變化率較大時，流過第一晶體管3002的電流IT將大于第三電流源13的電流，從而使得即邊沿檢測信號503由高電平轉(zhuǎn)換為低電平。
[0035]圖6示出根據(jù)本實用新型一個實施例的信號檢測電路600的電路原理圖。與圖3所示的信號檢測電路300的不同之處在于，信號檢測電路600的充放電路6004包括晶體管Ml。晶體管Ml具有第一端、第二端和控制端，其控制端耦接至邊沿檢測信號603，其第一端和第二端分別耦接至第一電容器3003的兩端。當(dāng)邊沿檢測信號603從低電平變?yōu)楦唠娖胶?，晶體管Ml開啟，使得第一電容器3003放電。在其他實施例中，晶體管Ml的控制端還可以耦接至復(fù)位信號。根據(jù)系統(tǒng)需要，在微控制器(MCU)或者其他控制邏輯作用下，復(fù)位信號定時或者不定時地對第一電容器3003進(jìn)行放電。在一些實施例中，充放電路6004還包括一個與晶體管Ml串聯(lián)的限流電阻。使用晶體管Ml作為充放電路，可以減小靜態(tài)功耗，并且使得第一電容器3003兩端的電壓VCAP能夠更加迅速地跟隨輸入信號302。
[0036]圖7示出根據(jù)本實用新型一個實施例的信號檢測電路700的電路原理圖。與圖3所示的信號檢測電路300的不同之處在于，第一電容器3003的第二端和充放電路3004的第二端耦接至內(nèi)部電源電勢VCC而非地電勢。在一個實施例中，比較電路3006包括電流鏡3007和第二電流源12，電流鏡3007的電勢端耦接至地電勢，第二電流源12的第二端耦接至內(nèi)部電源電勢VCC。在其他的實施例中，第一電容器3003的第二端、充放電路3004的第二端和第二電流源12的第二端還可以耦接至其他電勢而非電源電勢VCC。圖5和圖6示出的實施例同樣適用于圖7所示的信號檢測電路700。
[0037]參考圖7，當(dāng)輸入信號702的變化率足夠負(fù)(即信號減小足夠快)時，鏡像電流IM (即晶體管電流IT的鏡像)大于第二電流源12的電流，從而使得即邊沿檢測信號703為低電平。
[0038]圖8示出信號檢測電路700的在運行過程中的波形，在輸入信號702發(fā)生負(fù)向階躍變化(信號快速減小)時，晶體管電流IT快速增大，使得邊沿檢測信號703由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健６?，由于輸入信?02的變化率為零，第一晶體管3002僅需要為充放電路3004提供通路，即晶體管電流IT近似等于第一電流源Il的電流。而后，輸入信號702變大，晶體管電流IT也快速減小，直至為零。需要注意的是，在不同的實施例中，由于第一電容3003的取值不同，充放電路3004的充電電流取值不同以及輸入信號702的變化率不同，晶體管電流IT可能不會降低到零。
[0039]本實用新型的實施例示例而非限制地用于檢測前沿信號或者后沿信號。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以根據(jù)公式(I)的教導(dǎo)，采用本實用新型的實施例檢測某一信號的變化率。例如，通過合理地設(shè)置第一電容器3003和比較電路3006的電流閾值，使得當(dāng)被檢測信號的變化率(的絕對值)高于或者低于特定數(shù)值時，信號檢測電路輸出的邊沿檢測信號發(fā)生高電平和低電平之間的切換。
[0040]盡管本實用新型已經(jīng)結(jié)合其具體示例性實施方式進(jìn)行了描述，很顯然的是，多種備選、修改和變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。由此，在此闡明的本實用新型的示例性實施方式是示意性的而并非限制性。可以在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下作出修改。
[0041]在本公開內(nèi)容中所使用的量詞“一個”、“一種”等不排除復(fù)數(shù)。文中的“第一”、“第二”等僅表示在實施例的描述中出現(xiàn)的先后順序，以便于區(qū)分類似部件?！暗谝弧?、“第二”在權(quán)利要求書中的出現(xiàn)僅為了便于對權(quán)利要求的快速理解而不是為了對其進(jìn)行限制。權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種信號檢測電路，其特征在于，包括: 第一放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端接收第一電壓信號; 第一晶體管，具有第一端、第二端和控制端，其控制端耦接至所述第一放大器的輸出端，其第二端耦接至所述第一放大器的第二輸入端； 第一電容器，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一晶體管的第二端，其第二端耦接至第一電勢； 充放電路，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一晶體管的第二端，其第二端耦接至所述第一電勢；以及 比較電路，具有輸入端和輸出端，其輸入端耦接至所述第一晶體管的第一端，所述比較電路將流過第一晶體管的電流與電流閾值進(jìn)行比較，在其輸出端產(chǎn)生邊沿檢測信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述充放電路包括第一電流源或者電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述充放電路包括第二晶體管，所述第二晶體管具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至所述第一晶體管的第二端，其第二端耦接至所述第一電勢，其控制端耦接至所述比較電路的輸出端或者復(fù)位信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述比較電路包括: 電流鏡，具有輸入端和輸出端，其輸入端耦接至所述第一晶體管的第一端，其輸出端基于流過第一晶體管的電流產(chǎn)生鏡像電流信號；以及 第二電流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述電流鏡的輸出端，其第二端耦接至所述第一電勢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述比較電路包括: 第三電流源，具有第一端和第二端，其第一端耦接至所述第一晶體管的第一端，其第二端耦接至第二電勢。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述第一電勢是地電勢或者內(nèi)部電源電勢。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述第一電壓信號是來自三端雙向可控娃調(diào)光器的調(diào)光信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述第一電壓信號是切相半波正弦信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的信號檢測電路，其特征在于，所述第一電壓信號是前沿信號或者后沿信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號檢測電路，其特征在于，所述第一電壓信號的電壓變化率超過設(shè)定數(shù)值時，所述邊沿檢測信號發(fā)生高電平和低電平之間的切換。
【文檔編號】G01R29/00GK203551669SQ201320686808
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】陳躍東, 馮林 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司