从模拟波形中产生脉冲的方法和装置制造方法及图纸

提供了用于根据输入模拟波形来产生输出脉冲和振荡的方法和装置，其中，输入模拟波形用于激发电路，它可以是已知的但是任意的模拟波形（２１０）；电路（３０２）具有可变的工作点和转移函数，该转移函数是以被第一稳态工作区域和第二稳态工作区域所限定的非稳态工作区域为特征的。模拟波形的特征是具有第一信息区域和第二信息区域。在响应第一信息区域和第二信息区域的传感后，电路的可变工作点就变化到非稳态区域和稳态区域。这在电路的输出端产生分一系列振荡和非振荡的行为。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将波形转变为脉冲的技术，特别是涉及将任意模拟波形转变为脉冲序列的技术。脉冲发生器是众所周知的，例如，用于直流控制器和其它的应用。然而，典型的脉冲发生器适用于常规的振荡器或单稳多谐振荡器，但是当脉冲触发时，脉冲发生器会产生不需要的或寄生的瞬态。这类瞬态常与脉冲的后沿相混淆，以致于脉冲的计数难以正确地表示真正脉冲的计数。典型的脉冲发生器对与阈值电平有关的触发器十分敏感，即，当所施加的输入电平超过了预定设置的触发点的阈值时，脉冲发生器就产生脉冲。在阈值电平上的输入持续时间一般都对应于脉冲序列或振荡周期的持续时间。著名的范德保(Van Der Pol)振荡器就是一种简单的非线性振荡器电路，也是使用脉冲发生器的一个有效的起点。然而，著名的范德保(Van Der Pol)振荡器并不能调谐。电路既希望简单又希望能满足专门的应用。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了用于根据输入模拟波形来产生输出脉冲或振荡的方法和装置，其中，输入模拟波形用于激发电路产生脉冲或振荡，它可以是已知的模拟波形也可以是任意的模拟波形；产生脉冲或振荡的电路可具有可变的工作点和转移函数，该转移函数是以被第一稳态工作区域和第二稳态工作区域所限定的非稳态工作区域为特征的；模拟波形具有第一信息区域和第二信息区域；随后，响应第一信息区域的激发，迫使电路的可变工作点变化，以启动电路在非稳态工作区域中的工作来产生振荡的序列，该振荡序列的频率高于工作点的变化速率；接着，响应第二信息区域的激发，迫使电路的可变工作点变化到另一个稳态工作区域中，以终止振荡；于是，振荡的启动和终止一直在变化着。其结果反映了输入波形的每个周期都可通过抑止分离出脉冲序列。根据本专利技术的电路或器件是一类具有非线性工作V-I特征的N型或S型的振荡器，即，在电流和电压的触发下，振荡器在整个非稳态区域中振荡。变化的输入波形可以对应于特殊的脉冲串。解码并不是用于识别输入波形类型的目的。表示由波形所代表的信息则是一种应用。字符串可以对应于一个或多个周期的波形。参照以下结合附图的详细讨论会更好地理解本专利技术。附图说明图1A和1B显示了两种本专利技术预期实现的转移函数。图2和图3示出用于迫使工作点在稳态和非稳态之间变化的电路结构。图4-6显示了根据本专利技术的典型的电路结构。图7解释了与稳态和非稳态工作相联系的工作点和转移函数之间的关系。图8是对本专利技术的原型所作的测量。图9A和9B说明了根据本专利技术实现该技术功能的信息。图10-14举例说明了可结合本专利技术使用的多种模拟波形。具体实施例方式参照图1A和1B，本专利技术所实现的电路呈现出具有诸如图1A所示的S型特征的转移函数或具有诸如图1B所示的N型特征的转移函数。为了本专利技术的目的，电路的“转移函数”意指电路中任意两个状态变量之间的关系。例如，电子电路一般可用它们的I-V曲线来描述，它与电流和电压的两个稳态变量有关。该曲线表示了一个稳态变量(例如，电流)是如何随着另一个稳态变量(例如，电压)的变化而改变的。从图1A和图1B中可以看到每个转移函数102都包含了处于被上文称之为“非稳态”区域的区域104内的部分。非稳态区域被区域106和108的两边所限制，此处将这两个区域称之为“稳态”区域。根据本专利技术的电路具有一个相关的“工作点”，该工作点定义在转移函数102的位置上。电路输出的特性取决于它的工作点的位置。如果工作点的位置移向处于区域104内的转移函数部分，则电路的输出就呈现出振荡的行为。因此，这部分转移函数所在的区域就被称为非稳态区域。如果工作点的位置移向处于区域106和108内的转移函数部分，则电路的输出就呈现出一般随时间变化的行为而换言之呈现出不振荡的行为。出于这个原因，区域106和108被称之为稳态区域。参照图2，显示了具有变化工作点的电路结构。该图显示了具有输入203和205的电路。电容性元件204耦合在输入端205的一端。任意模拟波形源210耦合在输入端203和电容性元件205的另一端之间，因此而构成了电路。为了讨论的目的，电路202具有呈现出S型的转移函数。图2所示的电路结构允许任意波形发生器210的斜率将电路202的工作点移入或移出非稳态区域104。该作用控制了振荡行为的启动和该振荡行为的停止，在电路202的输出端的振荡是任意波形发生器210输出的函数。参照图3，显示了具有变化工作点电路的另一结构。在这种情况下，电路202具有N型转移函数。所提供的电感性元件304取代了电容性元件。正如图2所示的那样，任意模拟波形源210构成了电路。呈现出S型转移函数的电路例子是由运算放大器所构成的，该结构在运放的输出端和同相端之间具有反馈电阻。图4显示了该电路。运放402包括正反馈路径，它从运放的输出端反馈到它的同相端。可以使用一些典型的现存的运放，例如，LM358运放。另一个例子是常称之为单结晶体管的器件。具有N型转移函数的电路能够采用反馈电阻连接在运放的输出端和反相输入端之间的运算放大器来实现。该电路结构如图5所示，其中运放包括了通过电阻504到它的反相端的反馈路径。具有N型转移函数电路的另一个例子如图6所示。其中，隧道二极管602通过电感性元件606与任意模拟波形源210相耦合。输出电压Vout可以在电阻604的两端获得，它也耦合在隧道二极管602的另一端上。再参照图4所示电路的S型转移函数。当i的变化率为零时，V和i的关系可表述为V＝Ψ(i)。Va可以是任意的模拟波形。图7显示了如图4所示电路的转移函数。当差值电压(V+-V-)大于零时，运放402的输出饱和电压与E+成比例。反之，当差值电压(V+-V-)小于零时，运放402的输出饱和电压与E-成比例。与电压Va，Vc和V，以及电流i有关的公式有Va＝Vc+V (1)dVdt=dVadt-iC---(2)]]>limL→0Ldidt=V-Ψ(i)---(3)]]>其中L是以元件的引线方式存在着的寄生电感。图4的电路在转移函数曲线上具有一些重要的工作点。通过将公式2中的dV/dt＝0和公式3中的di/dt＝0，就可找到这些工作点。正如以上所讨论的，当V＝Ψ(i)时，di/dt＝0。为了简化分析，假定Va是三角波形源。Vo为常数，该波形的时间导数就等于±Vo。因此，在i＝+CVo和转移函数的分段线性函数的交叉点以及i＝-CVo和分段线性函数的交叉点上会产生这些工作点。如果工作点是在如图7所示的正的斜率线斜线1或斜线3上(即，稳态区域)，那么，电路的输出是非振荡的。然而，如果工作点是负的斜率线斜线2上，称为非稳态区域，那么，就会发生连续的“跳跃”现象。在时间域中，可以在电路的输出端看到一系列的振荡。换句话说，在斜线1和斜线3上的工作点是一些稳态的工作点。另一方面，在斜线2上的工作点是一些非稳态的工作点。对如图7所示的转移函数来说，斜线2仅与及i＝-Cvo线段相交。这就意味着只有当dVa/dt为负时才能观察到振荡。当dVa/dt为正时观察不到任何振荡。通过改变任意模拟信号的负斜率，可以(迫使)工作点在非稳态和稳态区域之间移动。这一作用就产生了振荡和非振荡的行为。于是，对具有S型转移函数曲线的电路来说，是改变所施加的迫使电路工作点在非稳态和稳态之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
从模拟波形中产生脉冲的方法，其特征在于，包括： 采用已知的但可以是任意的模拟波形来激发，具有可变的工作点和转移函数的电路，该转移函数是以第一稳态工作区域和第二稳态工作区域为界限的非稳态区域为特征的，其中所述的模拟波形具有第一信息区域和第二信息区域； 响应上述的第一信息区域的传感，强制可变的工作点进行变化以便在非稳态工作区域中启动所述电路的工作以产生至少一次振荡，所述的振荡具有的频率大于所述工作点的变化速率；以及， 响应上述的第二信息区域的传感，强制可变的工作点变化到两个稳态工作区域中的一个以便在没有时间延迟的条件下终止至少一次振荡； 其中所述的启动和终止是变化的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：J乔，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]