[发明专利]一种自适应的键相信号预处理电路及其工作方法

权利要求书

1.一种自适应的键相信号预处理电路，其特征在于，包含高通滤波模块、幅值衰减模块、低通滤波模块、峰谷检波模块、比较整形模块和CPLD模块；所述高通滤波模块的输入为键相传感器采集到的键相信号，输出端连接幅值衰减模块的第一输入端；幅值衰减模块的第二输入端连接CPLD模块的输出端，幅值衰减模块的输出端连接低通滤波模块的输入端；低通滤波模块的输出端连接峰谷检波模块的输入端和比较整形模块的第一输入端；峰谷检波模块的输出端连接比较整形模块的第二输入端；比较整形模块的输出端连接CPLD模块的输入端；

所述高通滤波模块用于将输入的键相信号进行滤波，滤除直流电平分量；

所述幅值衰减模块设置多个衰减系数档位，根据第二输入端所接收的CPLD模块的输出指令选择对应的衰减系数档位对第一输入端接收的输入信号进行衰减；

所述低通滤波模块用于滤除输入信号的高频干扰分量；

所述峰谷检波模块用于动态捕获输入信号的峰谷值并据此计算门槛电压并输出；

所述比较整形模块用于将第一输入端接收的信号与第二输入端接收的门槛电压进行比较，输出整形后的键相信号；

所述CPLD模块用于根据输入端接收的整形后的键相信号特征进行分析处理，设置所述幅值衰减模块合适的衰减系数档位。

2.如权利要求1所述的一种自适应的键相信号预处理电路，其特征在于，所述高通滤波模块为无源滤波电路，采用高压瓷片电容，不受-48～+48V电压幅值和极性限制。

3.如权利要求1所述的一种自适应的键相信号预处理电路，其特征在于，所述幅值衰减模块包含N+1个分压电阻、N个开关和运算放大器，其中N为大于等于2的正整数；所述N个开关的通断状态由幅值衰减模块第二输入端的输入信号控制；第一至N个分压电阻分别和N个开关组成N个并联电路；所述N个并联电路依次串联，一端作为幅值衰减模块的第一输入端，另一端连接到运算放大器U1的同相输入端；第N+1分压电阻一端连接运算放大器的同相输入端，另一端连接到数字地；所述运算放大器的反相输入端与输出端连接，输出端跟随运算放大器的同相输入端的电压信号。

4.如权利要求1所述的一种自适应的键相信号预处理电路，其特征在于，所述峰谷检波模块包含峰值检波电路、谷值检波电路、门槛电压生成电路；所述峰值检波电路获得输入信号的最大值，所述谷值检波电路获得输入信号的最小值，门槛生成电路将输入信号的最大值和最小值求平均，得到门槛电压。

5.如权利要求4所述的一种自适应的键相信号预处理电路，其特征在于，所述峰值检波电路和谷值检波电路分别带有程控放电开关，在电路处于调试状态中，通过闭合放电开关将峰值检波电路获得的输入信号最大值清零，将谷值检波电路获得的输入信号最小值清零。

6.如权利要求1所述的一种自适应的键相信号预处理电路，其特征在于，所述比较整形模块包含迟滞比较电路和电平转换模块；所述迟滞比较电路对输入的键相信号和门槛电压进行比较，输出整形后的模拟键相信号；所述电平转换模块将整形后的模拟键相信号转变为数字信号，输出给CPLD模块采集捕获。

7.如权利要求1所述的一种自适应的键相信号预处理电路，其特征在于，所述CPLD模块通过输出信号控制所述幅值衰减模块置于不同的衰减系数档位，通过比较分析衰减系数处于各档位情况下输入信号的脉宽特征信息，选择合适的衰减系数档位。

8.如权利要求1所述的一种自适应的键相信号预处理电路的工作方法，其特征在于，所述的自适应的键相信号预处理电路在调试模式下，包含以下步骤：

第一步，所述CPLD模块控制所述峰谷检波模块的放电开关闭合；

第二步，CPLD模块控制所述幅值衰减模块处于第一衰减系数档位；

第三步，CPLD模块根据输入端接收的整形后的键相信号，获得键相信号的高电平的脉宽和低电平的脉宽；

第四步，重复第一步至第三步，依次将幅值衰减模块置于不同衰减系数档位；

第五步，CPLD模块通过比较分析不同衰减系数档位下的键相信号脉宽特征信息，判断最优的衰减系数档位，固定为正式工作模式的衰减系数档位。