專利名稱：無源升壓電路和使用該無源升壓電路的信號監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電工電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種升壓電路和利用該升壓電路控制信號采集電路，使信號采集電路對無線信號進(jìn)行監(jiān)控的裝置，特別涉及一種無源升壓電路和使用該無源升壓電路的信號監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
在電子電路中，電壓放大電路主要用于對小電壓信號進(jìn)行放大，對后續(xù)的電路提供較大電壓的信號，以便實(shí)現(xiàn)功放、解調(diào)和解碼各種功能。 小信號放大電路從電路構(gòu)成上講即是三極管放大電路或者運(yùn)算放大器放大電路，運(yùn)算放大電路的本質(zhì)也是三極管放大電路。由于三極管是電流放大器件，在放大電流的同時(shí)功率也會放大，根據(jù)能量守恒定律，必須有外部能量補(bǔ)充，也就是必須消耗外接電源的能量。但在便攜式產(chǎn)品或者無線通信產(chǎn)品中，由于產(chǎn)品采用電池供電，電池能夠提供的總能量有限，而頻繁的充電或者更換電池有時(shí)不能實(shí)現(xiàn)，有時(shí)雖能實(shí)現(xiàn)卻會給便利性帶來很大影響，此時(shí)就需要盡可能降低每個(gè)部分的功耗。由于信號檢測電路工作時(shí)間長、頻率高，其功耗不再可以忽略不計(jì)，而是成為了主要矛盾，此時(shí)如果還讓信號檢測電路一直工作，做大量的無用功，就有可能造成電池在很短的時(shí)間內(nèi)耗盡，產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種無源升壓電路和使用該無源升壓電路的信號監(jiān)控裝置，以便對來自小信號的能量進(jìn)行匯聚以后，將原本微弱的電壓提升至微處理芯片可以識別為高電平的電壓水平，使其充當(dāng)控制信號使用。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。本實(shí)用新型提供一種無源升壓電路，所述無源升壓電路包括信號輸入端、整流電路、升壓電路和電壓輸出端，所述整流電路與所述信號輸入端連接，對所輸入的無線信號進(jìn)行整流處理，并輸出波形位于第一象限的脈沖信號；所述升壓電路至少包括第一升壓電路，所述第一升壓電路接收所述脈沖信號后，產(chǎn)生第一脈沖電壓，并經(jīng)所述電壓輸出端輸出。優(yōu)選地，所述升壓電路還包括第二升壓電路，所述第二升壓電路與所述第一升壓電路連接，將所述第一脈沖電壓輸出到所述第二升壓電路中，所述第一升壓電路接收脈沖信號后，將所述第一脈沖電壓提升到第二脈沖電壓。優(yōu)選地，所述整流電路包括由多個(gè)開關(guān)元件組成的整流橋，所述整流橋包括直流輸出端，所述直流輸出端輸出所述脈沖信號。優(yōu)選地，所述開關(guān)元件為MOS管或二極管。優(yōu)選地，所述第一升壓電路包括與所述直流輸出端相連接的第一電容器、與所述第一電容串接的第一開關(guān)管和與所述第一開關(guān)管連接的第二電容器，當(dāng)所述第一電容器接收到所述脈沖信號時(shí)，所述第一開關(guān)管導(dǎo)通，并在所述第二電容器上形成所述第一脈沖電壓。優(yōu)選地，所述開關(guān)管為MOS管。本實(shí)用新型還提供一種信號監(jiān)控裝置，包括傳感器、微控制器和信號采集處理電路，還包括上述無源升壓電路，所述無源升壓電路包括信號輸入端、整流電路、升壓電路和電壓輸出端，所述整流電路與所述信號輸入端連接，所述信號輸入端與所述傳感器連接，將所述傳感器所獲取的無線信號進(jìn)行整流處理，并輸出波形位于第一象限的脈沖信號；所述升壓電路至少包括第一升壓電路，所述第一升壓電路接收所述脈沖信號后，經(jīng)所述電壓輸出端輸出第一脈沖電壓；所述無源升壓電路和信號采集處理電路分別與所述微控制器的引腳連接，其中，所述無源升壓電路與所述微控制器的中斷引腳連接，并將所述第一脈沖電壓輸出到所述中斷引腳中，使所述微控制器產(chǎn)生中斷信號，實(shí)現(xiàn)對所述信號采集處理電路的 自動控制。優(yōu)選地，所述信號采集處理電路包括休眠電路，當(dāng)所述微控制器在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未產(chǎn)生中斷信號時(shí)，所述休眠電路使所述信號采集處理電路進(jìn)入休眠狀態(tài)；當(dāng)所述微控制器產(chǎn)生中斷信號時(shí)，所述休眠電路斷開，使所述信號采集處理電路進(jìn)入工作狀態(tài)。相比于上述現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型采用將MOS管和電容器組成升壓電路，通過整流電路的整流，使輸入的無線信號轉(zhuǎn)換成波形位于第一象限的脈沖信號，通過該脈沖信號對升壓電路的一次次脈沖，使電容器充電后，將對應(yīng)的MOS導(dǎo)通，MOS管導(dǎo)通后，進(jìn)一步對與其連接的電容器充電，使電容器上的電壓值越來越高的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)升壓的效果，在整個(gè)升壓的過程中，無需外接電源，非常適用于采用電池供電，且由于電池更換不方便或者更換成本高等原因需要電池有較長的待機(jī)時(shí)間的測控類產(chǎn)品中，其相當(dāng)于加了一個(gè)開關(guān)，有了這個(gè)開關(guān)的控制，CPU平時(shí)可以處于功耗極低的休眠狀態(tài)，外圍的放大、解調(diào)、解碼、輸出等電路也可以處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)信號監(jiān)測電路成功獲得足夠高的電壓信號時(shí)，說明檢測到有效信號，利用該電壓作為中斷喚醒信號喚醒CPU，CPU再打開外圍電路的電源進(jìn)行信號采集和處理。這樣，外圍各電路只在真正需要工作的時(shí)候才工作，節(jié)省了沒有信號時(shí)的空耗，大大地延長了電池的使用時(shí)間，避免了頻繁更換電池的諸多麻煩。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例中無源升壓電路的電路方框示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中無源升壓電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中信號監(jiān)控裝置的電路方框示意圖。本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，以便更清楚、直觀地理解本實(shí)用新型的發(fā)明實(shí)質(zhì)。圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例中無源升壓電路的電路方框示意圖。參照圖I所示，本實(shí)施例提供一種無源升壓電路100，該無源升壓電路100包括信號輸入端101、整流電路102、升壓電路103和電壓輸出端104，其中，信號輸入端101用于將無線信號輸入，整流電路102與信號輸入端101連接，對所輸入的無線信號進(jìn)行整流處理，并輸出波形位于第一象限的脈沖信號，升壓電路103至少包括一第一升壓電路1031，該第一升壓電路1031接收該脈沖信號后,產(chǎn)生高于所述脈沖信號峰值電壓的第一脈沖電壓,并經(jīng)電壓輸出端104輸出，從而實(shí)現(xiàn)升壓的功能。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中無源升壓電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖?；趫DI所示實(shí)施例，本實(shí)施例的無源升壓電路200包括信號輸入端、整流電路、升壓電路和電壓輸出端，其中，整流電路與信號輸入端連接，并輸出波形位于第一象限內(nèi)的脈沖信號。上述升壓電路包括依次連接的第一升壓電路和第二升壓電路，甚至還可以設(shè)置更多個(gè)。第二升壓電路與第一升壓電路連接，將第一脈沖電壓輸出到第二升壓電路中，第二升壓電路接收脈沖信號后，將上述第一脈沖電壓提升到第二脈沖電壓。當(dāng)上述脈沖信號具有相同的幅值時(shí)，第二脈沖電壓的幅值為第一電壓的幅值的兩倍。本實(shí)施例的無源升壓電路實(shí)現(xiàn)上述功能的原理如下所述。 整流電路包括由多個(gè)開關(guān)元件組成的整流橋，該整流橋包括直流輸出端，用于將無線信號整流后再輸出具有波形位于第一象限內(nèi)的脈沖信號，即整流電路輸出的是正向脈沖電壓。上述開關(guān)元件可以是MOS管，也可以是鍺二極管，利用MOS管或鍺二極管的單向?qū)ㄐ院偷蛯?dǎo)通電阻的特性，對無線信號進(jìn)行整流。如圖2所示，上述第一升壓電路包括與上述直流輸出端相連接的第一電容器Cl、與第一電容器Cl相串聯(lián)的第一開關(guān)管M2和與第一開關(guān)管M2連接的第二電容器C2，當(dāng)?shù)谝浑娙萜鰿l接收到脈沖信號時(shí),第一開關(guān)管M2導(dǎo)通,使第二電容器C2上形成第一脈沖電壓。第二升壓電路與第一升壓電路連接，包括與第二電容器C2連接的第二開關(guān)管M3和與第二開關(guān)管M3連接的第三開關(guān)管M4，第三開關(guān)管M4的控制極通過一第三電容器C3與直流輸出端A相連接，第三開關(guān)管M4的輸出端G與第四電容器C4相連接。本實(shí)施例的第一、第二和第四開關(guān)管可以采用MOS管，因其導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)小于硅二極管，因此其功耗極低，非常適合用于無源升壓電路中。具體地，MOS管M2、M3、M4、M5、M6以及電容器C1、C2、C3、C4、C5、C6構(gòu)成升壓電路，MOS管M7、M8、M9和MlO構(gòu)成整流電路。整流電路通過信號輸入端INl和IN2將無線信號輸入，INl和IN2無正反順序之分。整流電路通過直流輸出端A輸出整流后的脈沖信號，該信號的波形位于第一象限內(nèi)。假設(shè)脈沖信號的峰值為V。，在脈沖信號的第一個(gè)波峰處，B處的電壓也是V。，由于電容器兩端的壓差不能突變，此時(shí)C處的電壓也變?yōu)閂。。C處V。使M2導(dǎo)通，給第二電容器C2充電至
V00A處的信號電壓降低以后,B、J處的電壓隨之降低,但第二電容器C2由于沒有放電回路(實(shí)際上是放電電阻很大)，D處的電壓V。維持不變并使M3導(dǎo)通，這樣，E、F處的電壓也為V。并保持，即第三電容器C3兩端的電壓變?yōu)閂。。接收到脈沖信號的第二個(gè)波峰后，J點(diǎn)的電壓再次變?yōu)閂。，同樣根據(jù)電容兩端的電壓不能突變的原理，為了維持第三電容器C3兩端的壓差V。，第三電容器C3右端(F點(diǎn))的電壓將升高為V1 = 2*V。，這樣就實(shí)現(xiàn)了一次電壓提升。同樣的道理，F(xiàn)處的高電位V1將114導(dǎo)通并繼續(xù)給第四電容器C4充電至％。A處的信號電壓降低以后，G點(diǎn)的電壓保持V1不變并導(dǎo)通M5，使L處的電壓維持V1不變，即第五電容器C5兩端的電壓變?yōu)榈诙€(gè)波峰到來后，第五電容器C5左端得到電壓V。，L處的電壓被提升為V2= (VJV1) = (V0+2V0) =3*V。，這樣就實(shí)現(xiàn)了電壓的二次提升，V2由電壓輸出端Vout輸出，為后續(xù)電路提供脈沖電壓。本實(shí)施例充分利用MOS管導(dǎo)通電壓低、導(dǎo)通電阻小的特性和電容可以積累電荷的效應(yīng)構(gòu)成一級一級階梯狀的能量積累電路，它提升電壓的能量來自于對無線信號的能量積累而不是外接電源的能量，從而節(jié)省了電源能量并充分利用了無線信號的能量。本升壓電路中，前一級電路積累到一定程度后開啟下一級電路繼續(xù)積累，級數(shù)越多，電壓輸出端Vout得到的輸出電壓越高，因而可以根據(jù)實(shí)際電壓需要決定級數(shù)的多少。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中信號監(jiān)控裝置的電路方框示意圖。參照圖3所示，本實(shí)施例還提供一種信號監(jiān)控裝置300，用于監(jiān)測有效的信號，以便控制外圍電路，實(shí)現(xiàn)對無線信號的解調(diào)和解碼等工作。上述信號監(jiān)控裝置300包括傳感器301、微控制器303、信號采集處理電路304和·無源升壓電路302，該無源升壓電路302為圖I或圖2所述實(shí)施例的無源升壓電路，其包括信號輸入端、整流電路、升壓電路和電壓輸出端，其中，整流電路通過信號輸入端與傳感器相連接，將傳感器所獲取的無線信號進(jìn)行整流處理，并輸出波形位于第一象限內(nèi)的脈沖信號。升壓電路包括第一升壓電路，該第一升壓電路接收上述脈沖信號后，產(chǎn)生第一脈沖電壓并經(jīng)電壓輸出端輸出。升壓電路還可以包括第二升壓電路，甚至第三、第四升壓電路，等等，具體級數(shù)根據(jù)需要而定。其中，第二升壓電路與第一升壓電路連接，將上述第一脈沖電壓進(jìn)行二次提升，變成第二脈沖電壓，然后經(jīng)電壓輸出端輸出。同理，第三、第四升壓電路的結(jié)構(gòu)和功能與第一升壓電路和第二升壓電路相似，此處不再贅述。無源升壓電路302和信號采集處理電路304分別與上述微控制器303的引腳連接，其中，所述無源升壓電路302與所述微控制器303的中斷引腳連接，并將所述第一或第N脈沖電壓(有N級升壓電路，則相應(yīng)會產(chǎn)生第N脈沖電壓)輸出到上述中斷引腳中，使所述微控制器303產(chǎn)生中斷信號，實(shí)現(xiàn)對所述信號采集處理電路304的自動控制。此外，本實(shí)施例的信號采集處理電路還包括休眠電路305，當(dāng)上述微控制器303在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未產(chǎn)生中斷信號時(shí)，上述休眠電路305使信號采集處理電路304進(jìn)入休眠狀態(tài)；當(dāng)微控制器303產(chǎn)生中斷信號時(shí)，該休眠電路305斷開，使信號采集處理電路304進(jìn)入工作狀態(tài)，從而對無線信號進(jìn)行采集和處理。綜上所述，本實(shí)用新型采用將MOS管和電容器組成升壓電路，通過整流電路的整流，使輸入的無線信號轉(zhuǎn)換成波形位于第一象限的脈沖信號，通過該脈沖信號對升壓電路的一次次脈沖，使電容器充電后，將對應(yīng)的MOS導(dǎo)通，MOS管導(dǎo)通后，進(jìn)一步對與其連接的電容器充電，使電容器上的電壓值越來越高的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)升壓的效果，在整個(gè)升壓的過程中，無需外接電源，非常適用于采用電池供電，且由于電池更換不方便或者更換成本高等原因需要電池有較長的待機(jī)時(shí)間的測控類產(chǎn)品中，其相當(dāng)于加了一個(gè)開關(guān)，有了這個(gè)開關(guān)的控制，CPU平時(shí)可以處于功耗極低的休眠狀態(tài)，外圍的放大、解調(diào)、解碼、輸出等電路也可以處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)信號監(jiān)測電路成功獲得足夠高的電壓信號時(shí)，說明檢測到有效信號，利用該電壓作為中斷喚醒信號喚醒CPU，CPU再打開外圍電路的電源進(jìn)行信號采集和處理。這樣，外圍各電路只在真正需要工作的時(shí)候才工作，節(jié)省了沒有信號時(shí)的空耗，大大地延長了電池的使用時(shí)間，避免了頻繁更換電池的諸多麻煩。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制其專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求1.一種無源升壓電路，其特征在于所述無源升壓電路包括信號輸入端、整流電路、升壓電路和電壓輸出端，所述整流電路與所述信號輸入端連接，對所輸入的無線信號進(jìn)行整流處理，并輸出波形位于第一象限內(nèi)的脈沖信號；所述升壓電路至少包括第一升壓電路，所述第一升壓電路接收所述脈沖信號后，產(chǎn)生第一脈沖電壓，并經(jīng)所述電壓輸出端輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的無源升壓電路，其特征在于所述升壓電路還包括第二升壓電路，所述第二升壓電路與所述第一升壓電路連接，將所述第一脈沖電壓輸出到所述第二升壓電路中，所述第二升壓電路接收脈沖信號后，將所述第一脈沖電壓提升到第二脈沖電壓。
3.如權(quán)利要求I或2所述的無源升壓電路，其特征在于所述整流電路包括由多個(gè)開關(guān)元件組成的整流橋，所述整流橋包括直流輸出端，所述直流輸出端輸出所述脈沖信號。
4.如權(quán)利要求3所述的無源升壓電路，其特征在于所述開關(guān)元件為MOS管或二極管。
5.如權(quán)利要求3所述的無源升壓電路，其特征在于所述第一升壓電路包括與所述直流輸出端相連接的第一電容器、與所述第一電容串接的第一開關(guān)管和與所述第一開關(guān)管連接的第二電容器，當(dāng)所述第一電容器接收到所述脈沖信號時(shí)，所述第一開關(guān)管導(dǎo)通，并在所述第二電容器上形成所述第一脈沖電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的無源升壓電路，其特征在于所述第一開關(guān)管為MOS管。
7.一種信號監(jiān)控裝置，包括傳感器、微控制器和信號采集處理電路，其特征在于還包括無源升壓電路，所述無源升壓電路包括信號輸入端、整流電路、升壓電路和電壓輸出端，所述整流電路通過所述信號輸入端與所述傳感器連接，將所述傳感器所獲取的無線信號進(jìn)行整流處理，并輸出波形位于第一象限內(nèi)的脈沖信號；所述升壓電路至少包括第一升壓電路，所述第一升壓電路接收所述脈沖信號后，產(chǎn)生第一脈沖電壓并經(jīng)所述電壓輸出端輸出； 所述無源升壓電路和信號采集處理電路分別與所述微控制器的引腳連接，其中，所述無源升壓電路與所述微控制器的中斷引腳連接，并將所述第一脈沖電壓輸出到所述中斷引腳中，使所述微控制器產(chǎn)生中斷信號，實(shí)現(xiàn)對所述信號采集處理電路的自動控制。
8.如權(quán)利要求7所述的信號監(jiān)控裝置，其特征在于所述無源升壓電路為權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的無源升壓電路。
9.如權(quán)利要求8所述的信號監(jiān)控裝置，其特征在于所述信號采集處理電路包括休眠電路，當(dāng)所述微控制器在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未產(chǎn)生中斷信號時(shí)，所述休眠電路使所述信號采集處理電路進(jìn)入休眠狀態(tài)；當(dāng)所述微控制器產(chǎn)生中斷信號時(shí)，所述休眠電路斷開，使所述信號采集處理電路進(jìn)入工作狀態(tài)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無源升壓電路，所述無源升壓電路包括信號輸入端、整流電路、升壓電路和電壓輸出端，所述整流電路與所述信號輸入端連接，對所輸入的無線信號進(jìn)行整流處理，并輸出波形位于第一象限內(nèi)的脈沖信號；所述升壓電路接收所述脈沖信號后，產(chǎn)生第一脈沖電壓，并經(jīng)所述電壓輸出端輸出。本實(shí)用新型在整個(gè)升壓的過程中，無需外接電源，非常適用于采用電池供電，且由于電池更換不方便或者更換成本高等原因需要電池有較長的待機(jī)時(shí)間的測控類產(chǎn)品中，使外圍各電路只在真正需要工作的時(shí)候才工作，節(jié)省了沒有信號時(shí)的空耗，大大地延長了電池的使用時(shí)間，避免了頻繁更換電池的諸多麻煩。
文檔編號G05B19/04GK202696498SQ20122030524
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者肖迎春 申請人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院