專利名稱：適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，是ー種適用于國家標(biāo)準(zhǔn)的電子收費(ETC)系統(tǒng)的兩級喚醒電路。
背景技術(shù)：
智能無線電子收費系統(tǒng)(Electronic Toll Collection, ETC)是目前國家逐漸普及和廣泛推薦的ー種汽車收費站收費系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在汽車窗角安裝ー個具有接收和發(fā)射射頻信號功能的車載無線收費単元(On Board Unit, 0BU)，在收費站設(shè)置ー個路側(cè)単元(Roadside Unit, RSU) 0當(dāng)汽車經(jīng)過收費站時，路側(cè)單元通過射頻信號與車載單元OBU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，自動扣除預(yù)充值在OBU里面的過路費。在汽車行車過程中就可以實現(xiàn)收費，節(jié)省時間，提高效率。全國智能運輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會制定了關(guān)于無線電子收費系統(tǒng)ETC的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T20851-2007。ETC系統(tǒng)中，車載單元OBU只需要在經(jīng)過收費站的時候才工作。為了節(jié)省OBU能耗，可以采用睡眠/喚醒模式。在正常行車過程中，OBU的主體電路處于休眠狀態(tài)，直至經(jīng)過收費站時，OBU的喚醒電路接收到路側(cè)單元RSU發(fā)出的喚醒信號后，發(fā)出喚醒脈沖，使OBU主體由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)。即OBU真正工作時間很短，毎次也只有幾毫秒左右，而待機時間很長，全天24小時都處于待機狀態(tài)。因此，OBU的待機功耗決定了 OBU電池的續(xù)航時間。路側(cè)單元RSU連續(xù)向四周發(fā)射射頻喚醒信號，此信號經(jīng)車載単元OBU的天線接收和檢波器轉(zhuǎn)換，成為14kHz (10kHz-25KHz之間變化)的占空比為50%的微弱方波信號，當(dāng)喚醒電路收到連續(xù)數(shù)個(17個以下)此頻率的方波信號后，輸出脈沖信號喚醒0BU。國標(biāo)規(guī)定，ETC喚醒靈敏度為_40dBm。-40dBm的信號經(jīng)常用檢波器轉(zhuǎn)換，可以轉(zhuǎn)化成幅度為IOmV左右的微弱信號。ETC系統(tǒng)中，車載單元與路側(cè)單元的工作距離為數(shù)米甚至數(shù)十米，喚醒靈敏度為-40dBm。無源標(biāo)簽和半無源標(biāo)簽都無法達(dá)到如此低的靈敏度。因此，車載単元一般通過有源標(biāo)簽實現(xiàn)，采用電池供電的形式。在待機狀態(tài)下，喚醒電路由電池直接供電，一直工作，消耗一定的能量；而OBU単元的主體電路部分則處于休眠狀態(tài)，在待機狀態(tài)不消耗能量。當(dāng)汽車經(jīng)過收費站時，喚醒電路喚醒OBU単元的主體電路部分，建立與路側(cè)單元的通訊。ETC系統(tǒng)喚醒電路的要求如下:待機功耗低:喚醒電路采用電池供電，并且長時間處于不斷電狀態(tài)，必須有很低的待機功耗。喚醒電路的待機功耗決定著整個OBU單元的待機功耗，實用化的OBU要求待機時間為數(shù)年之久。因此，低待機功耗為喚醒電路的首要考慮因素。喚醒靈敏度適中:靈敏度即喚醒電路可以檢測的最小信號幅度。從數(shù)值上，靈敏度越小，可檢測的最小信號幅度越小，靈敏度越好。ETC系統(tǒng)喚醒靈敏度即為OBU主體單元被喚醒時候的最小信號幅度。喚醒靈敏度也是衡量ETC系統(tǒng)性能的ー個重要指標(biāo)。喚醒電路靈敏度要求保持在一定的范圍之內(nèi)。
靈敏度太小，車載單元與路側(cè)單元相距較遠(yuǎn)時車載単元OBU就會轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，此時，OBU開始消耗能量，但是，由于距離過遠(yuǎn)，信號很弱，OBU與RSU無法建立有效通信，直到汽車駛近與RSU —定距離之內(nèi)，兩者才能建立有效通信。這樣會増加OBU単元的工作時間，造成能量浪費。靈敏度太大，則會導(dǎo)致車載單元與路側(cè)單元工作距離過小。由于汽車為不停車收費，靈敏度過大，會導(dǎo)致在汽車靠近路側(cè)單元至工作距離以內(nèi)到汽車駛離路側(cè)単元至工作距離以外的這段時間內(nèi)，ETC沒有足夠的時間完成整個收費過程?；蛘咧苯訉?dǎo)致汽車在通過收費站時，車載單元都沒有被喚醒的情況。適用于不同電源電壓和溫度條件:喚醒電路采用電池供電，為延長電池的使用壽命，喚醒電路需要在電池電壓不足時也能正常工作。同時喚醒電路在露天環(huán)境下工作，也必須適用于不同的溫度條件。GB/T 20851-2007規(guī)定，喚醒電路的工作溫度在-25°C到75°C之間。エ藝健壯性強:為了大規(guī)模エ業(yè)生產(chǎn)的需求，要求喚醒電路在各種エ藝角下都能正常工作。目前大多數(shù)喚醒電路采用分立器件或者集成元件搭建而成，這種方式實現(xiàn)的喚醒電路穩(wěn)定性和一致性不足，同時體積大，成本高。此外，目前大多數(shù)喚醒電路的功耗在10 i! A量級,為了保持OBU單元數(shù)年的待機時間，需要大容量，高性能的電池供電，增加了整個ETC系統(tǒng)的成本和體積。申請?zhí)枮?01010597868.6，申請名稱為“適用于國家標(biāo)準(zhǔn)的電子收費系統(tǒng)喚醒電路”的專利公布了ー種喚醒電路集成電路實現(xiàn)方案。如附圖1所示，虛線方框內(nèi)為此專利申請保護(hù)的內(nèi)容。喚醒信號經(jīng)外接天線接收和外接檢波器轉(zhuǎn)換后，生成14kHz左右的微弱方波信號，微弱方波信號被放大電路放大至滿幅信號，進(jìn)入數(shù)字處理模塊。振蕩器(OSC)輸出時鐘信號提供給數(shù)字處理模塊。數(shù)字處理模塊判斷放大后信號是否為連續(xù)周期的14KHZ信號，若是就輸出喚醒脈沖。放大電路和振蕩器所需的電壓基準(zhǔn)和電流基準(zhǔn)由基準(zhǔn)源電路提供。專利“適用于國家標(biāo)準(zhǔn)的電子收費系統(tǒng)喚醒電路”，可以對輸入信號的幅度和頻率進(jìn)行精確的判斷，結(jié)構(gòu)簡単，誤喚醒率低，穩(wěn)定性好，抗PVT變化能力強。但是，此申請專利包含的所有模塊在待機狀態(tài)時都一直工作，沒有達(dá)到最節(jié)省功耗的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，適用于國家標(biāo)準(zhǔn)的電子收費(ETC)系統(tǒng)。本發(fā)明中初級喚醒電路一直工作，而次級喚醒電路在待機狀態(tài)下斷電。通過兩級喚醒的形式，由次級喚醒電路控制最終的喚醒信號輸出與否。使得本發(fā)明既有低功耗的優(yōu)點，又有精度高，穩(wěn)定性好，抗PVT變化能力強的優(yōu)勢。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案:ー種適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，采用CMOS集成電路實現(xiàn)；其包括:一初級喚醒電路，包括放大電路1、數(shù)字處理模塊I ;放大電路I輸入端Vi接信號輸入端VIN，輸出端No接數(shù)字處理模塊I的輸入端Vi ；一次級喚醒電路，含有放大電路I1、數(shù)字處理模塊I1、基準(zhǔn)源、振蕩器，其中，放大電路II輸入端Vi接信號輸入端VIN，輸出端Vo接數(shù)字處理模塊II的數(shù)據(jù)輸入端Vi，數(shù)字處理模塊II輸出端Vo接最終喚醒信號輸出端V0UT，數(shù)字處理模塊II的另ー輸出端Vc接初級喚醒電路中數(shù)字處理模塊I的一輸入復(fù)位端Re ;振蕩器輸出端Vosc接數(shù)字處理模塊II的另ー時鐘輸入端CLK ;基準(zhǔn)源為放大電路II和振蕩器提供電壓基準(zhǔn)Vref和電流基準(zhǔn)Iref ； 一開關(guān)，為受控開關(guān)，采用PMOS技術(shù)制作，開關(guān)的斷開與否由其控制端Vs控制；開關(guān)一點為正端，接系統(tǒng)電源端VDD，另一點為負(fù)端，接次級喚醒電路的電源端，受控端Vs接初級喚醒電路中數(shù)字處理模塊I的輸出端Vo ；整個兩級喚醒電路的輸入端為信號輸入端VIN，最終輸出端為次級喚醒電路的輸出端VOUT。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:所述初級喚醒電路，控制著次級喚醒電路的電源斷開與否；待機狀態(tài)下，初級喚醒電路正常工作，而次級喚醒電路電源開關(guān)斷開，處于休眠狀態(tài)，當(dāng)初級喚醒電路檢測到有輸入信號并且信號達(dá)到一定的幅度之后，閉合開關(guān)，次級喚醒電路電源端連通，上電后即正常工作。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:所述初級喚醒電路中的初級放大電路I，在待機狀態(tài)下一直工作，當(dāng)有輸入信號吋，即對輸入信號進(jìn)行放大，當(dāng)輸入信號幅值超過其靈敏度時，放大電路I把輸入信號放大為滿幅數(shù)字方波信號輸出至數(shù)字處理模塊I，數(shù)字處理模塊I則輸出信號至開關(guān)的控制端Vs，閉合開關(guān)。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:所述次級喚醒電路中的電源端由初級喚醒電路控制；次級喚醒電路控制后端計費電路系統(tǒng)(0BU主體電路)，使其處于工作或是休眠狀態(tài)；在待機狀態(tài)下，后端計費電路系統(tǒng)是處于休眠狀態(tài)，當(dāng)次級喚醒電路輸出喚醒脈沖后，后端計費電路系統(tǒng)被喚醒，轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:所述初級喚醒電路中的初級放大電路1:為帶通放大器，采用電容分壓的放大方式，帶寬為IkHz-1OOkHz之間，放大器主體為ー工作在放大區(qū)的反相器，對輸入信號的頻率初歩篩選；采用“高阻偏置”方法，使其輸入輸出端電壓均偏置在二分之ー電源電壓左右；偏置方式采用的是PMOS串聯(lián)再分別連接輸入輸出端的方式，當(dāng)輸入輸出兩端的電壓相等時，其等效阻抗可達(dá)億歐姆； 在其待機狀態(tài)下，無需ー個正常工作的基準(zhǔn)源提供電壓或電流基準(zhǔn)，降低了整個兩級喚醒電路的待機功耗。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:所述次級喚醒電路中的放大電路II，把外接檢波器的輸入信號進(jìn)行預(yù)放大后，輸出給數(shù)字處理模塊II ;振蕩器產(chǎn)生時鐘信號輸出給數(shù)字處理模塊II ；基準(zhǔn)源電路廣生基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電壓，提供給放大電路II和振湯器；數(shù)字處理模塊II依據(jù)振蕩器輸入的時鐘信號，判斷放大電路II的輸入信號是否為連續(xù)N(N為14-17中的任一數(shù)值)個10KHz-25KHz之間變化的信號，若是，則輸出喚醒脈沖，喚醒后端的計費電路系統(tǒng)；
數(shù)字處理模塊II的ー輸出端Vc連接初級喚醒電路的數(shù)字處理模塊I的復(fù)位端Re ;在次級喚醒電路上電后，且沒有輸出達(dá)到一定時間時，數(shù)字處理模塊II輸出ー控制信號V，使數(shù)字處理模塊I復(fù)位，次級喚醒電路的電源開關(guān)斷開，次級喚醒電路恢復(fù)休眠狀態(tài)。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:所述放大電路II，包括ー預(yù)放大器和一比較器；預(yù)放大器主體電路為一差分輸入單端輸出的放大器，采用高阻偏置，電容分壓放大的方法；采用電阻分壓的方式，防止前級電路引起的直流失調(diào)；預(yù)放大器，把輸入信號進(jìn)行放大，輸入至比較器，比較器把放大后的信號和ー預(yù)定信號進(jìn)行比較，輸出數(shù)字滿幅信號。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:所述振蕩器，類型為RC弛豫振蕩器，其輸出信號頻率僅與振蕩器電路的電容值和基準(zhǔn)源電路的電阻值乘積有夫；連續(xù)N個信號，N為14-17中的任一數(shù)值。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:整個兩級喚醒電路的靈敏度，由次級喚醒電路的靈敏度決定；次級喚醒電路的靈敏度符合電子收費系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；為了保證在輸入VIN幅度小于次級喚醒電路靈敏度之前次級喚醒電路就能被上電喚醒，初級喚醒電路的靈敏度好于次級喚醒電路靈敏度，即初級喚醒電路靈敏度的值低于次級喚醒電路靈敏度的值。所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其中:工作過程如下:a)初級喚醒電路，僅對輸入信號VIN的幅度進(jìn)行判斷，當(dāng)輸入信號的幅值超過其靈敏度時，初級喚醒電路閉合開關(guān)，次級喚醒電路上電后開始正常工作；b)次級喚醒電路對輸入信號進(jìn)行幅度和頻率上的精確判斷，判斷輸入信號是否輸入ETC系統(tǒng)的喚醒信號；c)如是，則輸出最終喚醒信號，喚醒后端的計費電路系統(tǒng)，完成收費過程后，兩級喚醒電路返回最初的待機狀態(tài)；或，如不是，則次級喚醒電路VOUT端保持無輸出，當(dāng)次級喚醒電路的輸出端VOUT保持無輸出狀態(tài)超過指定時間時，次級喚醒電路的數(shù)字處理模塊II輸出ー控制信號Vc給初級喚醒電路中數(shù)字處理模塊I的復(fù)位端，數(shù)字處理模塊I復(fù)位，恢復(fù)待機狀態(tài)，從而開關(guān)也隨之?dāng)嚅_，次級喚醒電路斷電，返回休眠狀態(tài)，整個兩級喚醒電路返回最初的待機狀態(tài)。本發(fā)明的一種適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，適用于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20851.1-2007，采用集成電路實現(xiàn)，可以和OBU的其他模塊集成在同一塊芯片上。采用了兩級喚醒模式，初級喚醒電路在待機狀態(tài)下一直工作，但因其結(jié)構(gòu)簡單，從而功耗極低。初級喚醒電路可以對輸入信號進(jìn)行幅度和頻率上的初始判斷。次級喚醒電路在待機狀態(tài)下處于休眠模式，當(dāng)初級喚醒電路初始判斷輸入信號符合要求后，次級喚醒電路被喚醒。次級喚醒電路采用了數(shù)字化頻率判斷方法，能夠準(zhǔn)確判斷輸入信號的頻率是否為RSU喚醒脈沖的頻率，從而排除其他發(fā)射源的干擾，降低了誤喚醒的可能性，確保了喚醒的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的兩級喚醒電路功耗極低，系統(tǒng)待機功耗電流只有352nA。極大的降低了ETC系統(tǒng)對電池的要求。同時，判斷精確，誤喚醒率低。


圖1:申請?zhí)枮?01010597868.6的專利系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2a:本發(fā)明的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路在ETC系統(tǒng)中示意圖；圖2b:為圖2a中本發(fā)明的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3:常用微弱信號放大器結(jié)構(gòu)；圖4:本發(fā)明的放大電路I采用的微弱信號放大器電路圖；圖5:本發(fā)明的放大電路I的完整電路圖；圖6:本發(fā)明的放大電路11的結(jié)構(gòu)圖；圖7:常用比較器的電路圖；圖8:本發(fā)明的基準(zhǔn)源電路圖；圖9:本發(fā)明的振蕩器電路結(jié)構(gòu)圖；圖10:本發(fā)明的數(shù)字處理模塊II信號判斷流程圖；圖11:本發(fā)明的數(shù)字處理模塊II中產(chǎn)生Vc控制信號的電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的ETC系統(tǒng)兩級喚醒電路做進(jìn)ー步說明。1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2a為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖，整個系統(tǒng)包括初級喚醒電路，次級喚醒電路和開關(guān)(不包括前端的檢波器和后端的計費電路系統(tǒng))。在待機狀態(tài)下，初級喚醒電路處于工作狀態(tài)，次級喚醒電路處于斷電休眠狀態(tài)，其后端電路計費系統(tǒng)也處于休眠狀態(tài)。初級喚醒電路控制著次級喚醒電路的電源開關(guān)，次級喚醒電路則控制最終的喚醒信號輸出與否，即控制著后端的計費電路系統(tǒng)(0BU主體電路)的工作/休眠狀態(tài)。喚醒信號經(jīng)過天線接收和檢波器轉(zhuǎn)換，形成14KHz左右的微弱方波信號。當(dāng)微弱方波信號的幅度超過初級喚醒電路的靈敏度時候，就可以被初級喚醒電路檢測到，然后，初級喚醒電路閉合電源開關(guān)，喚醒次級喚醒上電后開始正常工作。次級喚醒電路的輸入端也接檢波器的輸出端，次級喚醒電路再對輸入的信號進(jìn)行幅度和頻率的精確判斷，確定喚醒脈沖的輸出，控制著計費電路系統(tǒng)的狀態(tài)。次級喚醒電路的輸出端VOUT即為整個兩級喚醒電路的最終輸出端。圖2b為兩級喚醒電路系統(tǒng)詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。輸入信號先進(jìn)入初級喚醒電路。放大電路I對輸入信號進(jìn)行放大，當(dāng)信號幅度超過初級喚醒電路的靈敏度后，放大電路即輸出滿幅方波信號至數(shù)字處理電路I，數(shù)字處理電路I檢測到連續(xù)4個脈沖后，即閉合次級喚醒電路的電源開關(guān)，次級喚醒電路上電后開始正常工作，次級喚醒電路的輸入端仍與信號輸入端相連，輸入的信號經(jīng)放大電路II放大為滿幅方波信號，再經(jīng)過數(shù)字處理模塊II，判斷輸入方波的頻率是否為連續(xù)14-17個14KHz (實際中，由于頻率偏差，10kHz-25kHz范圍內(nèi)均可)信號。若是，則輸出喚醒脈沖；若不是，當(dāng)次級喚醒電路被喚醒后，喚醒電路沒有輸出(輸入信號非ETC喚醒信號或者汽車遠(yuǎn)離收費站后輸入信號幅度逐漸小于次級喚醒電路靈敏度后)達(dá)到一定時間，數(shù)字處理模塊II輸出ー控制信號Vc，與初級喚醒電路的數(shù)字處理模塊I的復(fù)位端Re相連，數(shù)字處理模塊I復(fù)位，從而次級喚醒電路的電源開關(guān)斷開，次級喚醒電路恢復(fù)休眠狀態(tài)。初級喚醒電路和次級喚醒電路相比，從靈敏度上，初級喚醒電路的靈敏度數(shù)值小于于次級喚醒電路的靈敏度。次級喚醒電路中放大電路II的精度高，靈敏度的穩(wěn)定性好，隨PVT變化很小。為了控制OBU主體電路被喚醒的靈敏度(在本發(fā)明中為次級喚醒電路的靈敏度)在一定的范圍之內(nèi)，次級喚醒電路直接從檢波器的輸出端接收信號，重新對輸入信號進(jìn)行幅度和頻率的精確判斷。功耗上，待機狀態(tài)下，次級喚醒電路處于斷電中，只有初級喚醒電路正常功耗。因此，待機功耗即為初級喚醒電路的功耗。由于本發(fā)明采用了ー種新型的無需外接基準(zhǔn)的放大電路用于初級喚醒電路，使得初級喚醒電路的功耗很低?？傊?，初級喚醒電路和次級喚醒電路串聯(lián)而成的兩級喚醒電路結(jié)構(gòu)，即可以發(fā)揮初級喚醒電路待機功耗極低的優(yōu)勢，又可以發(fā)揮次級喚醒電路靈敏度穩(wěn)定性好的優(yōu)勢。2.初級喚醒電路初級喚醒電路包括放大電路I和數(shù)字處理模塊I，放大電路I的作用是把微弱方波信號放大為滿幅數(shù)字方波信號，數(shù)字處理I電路的作用是當(dāng)放大電路I輸出方波后，閉合開關(guān)，喚醒次級喚醒電路；當(dāng)次級喚醒電路被上電喚醒且無輸出達(dá)一定時間之后根據(jù)數(shù)字處理模塊II的輸出信號復(fù)位，從而斷開開關(guān)，讓次級喚醒電路重新回到斷電休眠狀態(tài)。2.1放大電路I放大電路I為ー低功耗的微弱信號放大電路。常用的微弱信號放大電路如圖3所示，Vout通過電阻R向opa負(fù)輸入端提供直流偏置，從面積和性能上考慮，R由兩個級聯(lián)而成的PMOS管替代，其阻值可達(dá)G歐姆量級。其放大倍數(shù)為:
權(quán)利要求
1.一種適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，采用CMOS集成電路實現(xiàn)；其特征在于:包括: 一初級喚醒電路，包括放大電路1、數(shù)字處理模塊I;放大電路I輸入端Vi接信號輸入端VIN，輸出端No接數(shù)字處理模塊I的輸入端Vi ； 一次級喚醒電路，含有放大電路I1、數(shù)字處理模塊I1、基準(zhǔn)源、振蕩器，其中，放大電路II輸入端Vi接信號輸入端VIN，輸出端No接數(shù)字處理模塊II的數(shù)據(jù)輸入端Vi，數(shù)字處理模塊II輸出端No接最終喚醒信號輸出端V0UT，數(shù)字處理模塊II的另ー輸出端Vc接初級喚醒電路中數(shù)字處理模塊I的一輸入復(fù)位端Re ;振蕩器輸出端Vosc接數(shù)字處理模塊II的另ー時鐘輸入端CLK ;基準(zhǔn)源為放大電路II和振蕩器提供電壓基準(zhǔn)Vref和電流基準(zhǔn)Iref ；一開關(guān)，為受控開關(guān)，采用PMOS技術(shù)制作，開關(guān)的斷開與否由其控制端Vs控制；開關(guān)ー點為正端，接系統(tǒng)電源端VDD，另一點為負(fù)端，接次級喚醒電路的電源端，受控端Vs接初級喚醒電路中數(shù)字處理模塊1的輸出端Vo ； 整個兩級喚醒電路的輸入端為信號輸入端VIN，最終輸出端為次級喚醒電路的輸出端VOUT0
2.按權(quán)利要求1所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于:所述初級喚醒電路，控制著次級喚醒電路的電源斷開與否；待機狀態(tài)下，初級喚醒電路正常工作，而次級喚醒電路電源開關(guān)斷開，處于休眠狀態(tài)，當(dāng)初級喚醒電路檢測到有輸入信號并且信號達(dá)到一定的幅度之后，閉合開關(guān)，次級喚醒電路電源端連通，上電后即正常工作。
3.按權(quán)利要求1所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于:所述初級喚醒電路中的初級放大電路 I，在待機狀態(tài)下一直工作，當(dāng)有輸入信號吋，即對輸入信號進(jìn)行放大，當(dāng)輸入信號幅值超過其靈敏度時，放大電路I把輸入信號放大為滿幅數(shù)字方波信號輸出至數(shù)字處理模塊I，數(shù)字處理模塊I則輸出信號至開關(guān)的控制端Vs，閉合開關(guān)。
4.按權(quán)利要求1所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于: 所述次級喚醒電路中的電源端由初級喚醒電路控制； 次級喚醒電路控制后端計費電路系統(tǒng)(OBU主體電路)，使其處于工作或是休眠狀態(tài)；在待機狀態(tài)下，后端計費電路系統(tǒng)是處于休眠狀態(tài)，當(dāng)次級喚醒電路輸出喚醒脈沖后，后端計費電路系統(tǒng)被喚醒，轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)。
5.按權(quán)利要求1所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于:所述初級喚醒電路中的初級放大電路1: 為帶通放大器,采用電容分壓的放大方式,帶寬為IkHz-1OOkHz之間，放大器主體為ー工作在放大區(qū)的反相器，對輸入信號的頻率初步篩選； 采用高阻偏置方法，使其輸入輸出端電壓均偏置在二分之ー電源電壓左右； 偏置方式采用的是PMOS串聯(lián)再分別連接輸入輸出端的方式，當(dāng)輸入輸出兩端的電壓相等時，其等效阻抗可達(dá)億歐姆； 在其待機狀態(tài)下，無需ー個正常工作的基準(zhǔn)源提供電壓或電流基準(zhǔn)，降低了整個兩級喚醒電路的待機功耗。
6.按權(quán)利要求1所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于:所述次級喚醒電路中的放大電路II，把外接檢波器的輸入信號進(jìn)行預(yù)放大后，輸出給數(shù)字處理模塊II;振蕩器產(chǎn)生時鐘信號輸出給數(shù)字處理模塊II; 基準(zhǔn)源電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電壓，提供給放大電路II和振蕩器； 數(shù)字處理模塊II依據(jù)振蕩器輸入的時鐘信號，判斷放大電路II的輸入信號是否為連續(xù)N(N為14-17中的任ー數(shù)值)個10KHz-25KHz之間變化的信號，若是，則輸出喚醒脈沖，喚醒后端的計費電路系統(tǒng)； 數(shù)字處理模塊II的ー輸出端Vc連接初級喚醒電路的數(shù)字處理模塊I的復(fù)位端Re ;在次級喚醒電路上電后，且沒有輸出達(dá)到一定時間時，數(shù)字處理模塊II輸出ー控制信號V，使數(shù)字處理模塊I復(fù)位，次級喚醒電路的電源開關(guān)斷開，次級喚醒電路恢復(fù)休眠狀態(tài)。
7.按權(quán)利要求6所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于:所述放大電路II，包括ー預(yù)放大器和一比較器；預(yù)放大器主體電路為一差分輸入單端輸出的放大器，采用高阻偏置，電容分壓放大的方法；采用電阻分壓的方式，防止前級電路引起的直流失調(diào)； 預(yù)放大器，把輸入信號進(jìn)行放大，輸入至比較器，比較器把放大后的信號和ー預(yù)定信號進(jìn)行比較，輸出數(shù)字滿幅信號。
8.按權(quán)利要求6所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于:所述振蕩器，類型為RC弛豫振蕩器，其輸出信號頻率僅與振蕩器電路的電容值和基準(zhǔn)源電路的電阻值乘積有關(guān)； 連續(xù)N個信號，N為14-17中的任一數(shù)值。
9.按權(quán)利要求1所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于:整個兩級喚醒電路的靈敏度即次級喚醒電路的靈敏度符合電子收費系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；為了保證在輸入VIN幅度小于次級喚醒電路靈敏度之前次級喚醒電路就能被上電喚醒，初級喚醒電路的靈敏度好于次級喚醒電路靈敏度，即初級喚醒電路靈敏度的值低于次級喚醒電路靈敏度的值。
10.按權(quán)利要求1所述的適用于電子收費系統(tǒng)的兩級喚醒電路，其特征在于:工作過程如下: a)初級喚醒電路，僅對輸入信號VIN的幅度進(jìn)行判斷，當(dāng)輸入信號的幅值超過其靈敏度時，初級喚醒電路閉合開關(guān)，次級喚醒電路上電后開始正常工作； b)次級喚醒電路對輸入信號進(jìn)行幅度和頻率上的精確判斷，判斷輸入信號是否輸入ETC系統(tǒng)的喚醒信號； c)如是，則輸出最終喚醒信號，喚醒后端的計費電路系統(tǒng)，完成收費過程后，兩級喚醒電路返回最初的待機狀態(tài)；或， 如不是，則次級喚醒電路VOUT端保持無輸出，當(dāng)次級喚醒電路的輸出端VOUT保持無輸出狀態(tài)超過指定時間時，次級喚醒電路的數(shù) 字處理模塊II輸出ー控制信號Vc給初級喚醒電路中數(shù)字處理模塊I的復(fù)位端，數(shù)字處理模塊I復(fù)位，恢復(fù)待機狀態(tài)，從而開關(guān)也隨之?dāng)嚅_，次級喚醒電路斷電，返回休眠狀態(tài)，整個兩級喚醒電路返回最初的待機狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于電子收費(ETC)系統(tǒng)的兩級喚醒電路，涉及集成電路技術(shù)，包括初級、次級喚醒電路。初級喚醒電路功耗低，待機狀態(tài)下一直工作。次級喚醒電路靈敏度適中，穩(wěn)定性好，抗PVT變化能力強，可精確判斷輸入信號是否為ETC喚醒信號，但功耗較高，待機狀態(tài)下處于休眠狀態(tài)，其喚醒與休眠由初級喚醒電路控制。本發(fā)明的兩級喚醒電路中，初級喚醒電路和次級喚醒電路聯(lián)合使用，使整個ETC兩級喚醒電路即具有初級喚醒電路待機功耗低的優(yōu)點，又具有次級喚醒電路靈敏度適中，穩(wěn)定性好，誤喚醒率低等特點。同時，本發(fā)明的初級喚醒電路中，采用了一種新型無需外接偏置的低功耗微弱信號放大電路，使得初級喚醒電路功耗很低。
文檔編號G07B15/06GK103093508SQ20111034758
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者朱文銳, 楊海鋼, 高同強, 劉飛, 程小燕, 張丹丹 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所