本發(fā)明屬于邏輯電路設(shè)計(jì)，尤其涉及一種基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路及其控制方法。
背景技術(shù)：
1、與邏輯單元是數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)與應(yīng)用中不可或缺的基本構(gòu)建模塊，廣泛應(yīng)用于集成電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及各類數(shù)字信號(hào)處理裝置中。與邏輯的功能在于通過(guò)判斷輸入信號(hào)的狀態(tài)，決定是否產(chǎn)生特定的輸出信號(hào)。傳統(tǒng)的與邏輯單元設(shè)計(jì)主要基于集成電路的基礎(chǔ)單元庫(kù)，其中cmos工藝下的與門電路是最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)形式之一。傳統(tǒng)的cmos與門電路通過(guò)上下拉網(wǎng)絡(luò)和反相器的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了與邏輯功能。然而在現(xiàn)有的集成電路設(shè)計(jì)中，與邏輯的實(shí)現(xiàn)通常依賴于基礎(chǔ)單元的與門電路。盡管這些傳統(tǒng)的與門具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快速以及功耗較低等優(yōu)點(diǎn)，但它們?cè)诿鎸?duì)高安全標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)表現(xiàn)出明顯的局限性。特別是在軌道交通、航空航天以及醫(yī)療設(shè)備等關(guān)鍵領(lǐng)域，系統(tǒng)的安全性和可靠性至關(guān)重要，而傳統(tǒng)與門由于其固有的物理特性，可能因電磁干擾、溫度變化或電源波動(dòng)等因素導(dǎo)致邏輯狀態(tài)的誤翻轉(zhuǎn)或故障，進(jìn)而影響信號(hào)傳遞的正確性和穩(wěn)定性。另外，在板級(jí)層面設(shè)計(jì)中，盡管已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基于變壓器的與門解決方案以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，但此類方案存在著難以小型化和集成化的缺陷，因此無(wú)法應(yīng)用于現(xiàn)代集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路及其控制方法，以解決傳統(tǒng)的與邏輯門電路容易受電磁干擾、溫度變化或電源波動(dòng)等因素影響導(dǎo)致邏輯狀態(tài)的誤翻轉(zhuǎn)或故障，進(jìn)而影響信號(hào)傳遞的正確性和穩(wěn)定性的問(wèn)題。
2、一種基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路，包括：乘法器、低通濾波器、高通濾波器和邏輯判斷單元；
3、乘法器的第一輸入端用于輸入第一正弦波信號(hào)a，乘法器的第二輸入端用于輸入第二正弦波信號(hào)b，第一正弦波信號(hào)a與第二正弦波信號(hào)b為不同頻率的正弦波信號(hào)；
4、乘法器的輸出端分別與低通濾波器和高通濾波器的輸入端連接，低通濾波器和高通濾波器的輸出端分別與邏輯判斷單元的輸入端連接。
5、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，乘法器的第一輸入端和第二輸入端分別與第一信號(hào)源和第二信號(hào)源連接。
6、一種基于正弦波頻率乘積的信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)芯片，包括上述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路。
7、一種基于正弦波頻率乘積的信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)產(chǎn)品，包括上述的基于正弦波頻率乘積的信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)芯片。
8、一種基于正弦波頻率乘積的與邏輯控制方法，方法應(yīng)用于上述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路，包括：
9、實(shí)時(shí)獲取第一正弦波信號(hào)a和第二正弦波信號(hào)b；
10、分別將第一正弦波信號(hào)a和第二正弦波信號(hào)b輸入到乘法器，生成中間節(jié)點(diǎn)信號(hào)c；
11、將中間節(jié)點(diǎn)信號(hào)c分別輸入到低通濾波器和高通濾波器進(jìn)行濾波處理，對(duì)應(yīng)提取出差頻信號(hào)out0與和頻信號(hào)out1；
12、分別對(duì)差頻信號(hào)out0和和頻信號(hào)out1進(jìn)行頻譜分析，并基于頻譜分析結(jié)果判斷差頻信號(hào)out0與和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)；
13、基于差頻信號(hào)out0與和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)執(zhí)行與邏輯運(yùn)算，并輸出邏輯運(yùn)算結(jié)果。
14、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，分別對(duì)差頻信號(hào)out0和和頻信號(hào)out1進(jìn)行頻譜分析，并基于頻譜分析結(jié)果判斷差頻信號(hào)out0與和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)包括：
15、分別對(duì)差頻信號(hào)out0和和頻信號(hào)out1進(jìn)行頻譜分析，對(duì)應(yīng)得到差頻信號(hào)out0和和頻信號(hào)out1的頻率特性；
16、基于差頻信號(hào)out0的頻率特性判斷差頻信號(hào)out0的信號(hào)狀態(tài)，以及基于和頻信號(hào)out1的頻率特性判斷和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)。
17、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，基于差頻信號(hào)out0的頻率特性判斷差頻信號(hào)out0的信號(hào)狀態(tài)，以及基于和頻信號(hào)out1的頻率特性判斷和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)進(jìn)一步包括：
18、基于差頻信號(hào)out0的頻率特性判斷差頻信號(hào)out0是否滿足預(yù)設(shè)差頻閾值標(biāo)準(zhǔn)，若滿足，則差頻信號(hào)out0的信號(hào)狀態(tài)正常，否則，差頻信號(hào)out0的信號(hào)狀態(tài)異常；
19、基于和頻信號(hào)out1的頻率特性判斷和頻信號(hào)out1是否滿足預(yù)設(shè)和頻閾值標(biāo)準(zhǔn)，若滿足，則和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)正常，否則，和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)異常。
20、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，基于差頻信號(hào)out0與和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)執(zhí)行與邏輯運(yùn)算，并輸出邏輯運(yùn)算結(jié)果進(jìn)一步包括：
21、基于差頻信號(hào)out0與和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)執(zhí)行與邏輯運(yùn)算，當(dāng)且僅當(dāng)差頻信號(hào)out0和和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)均為正常狀態(tài)，則輸出邏輯運(yùn)算結(jié)果為1，否則，輸出邏輯運(yùn)算結(jié)果為0。
22、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，第一正弦波信號(hào)a與第二正弦波信號(hào)b為不同頻率的正弦波信號(hào)。
23、根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例，方法還包：基于第一信號(hào)源生成第一正弦波信號(hào)a，以及基于第二信號(hào)源生成第二正弦波信號(hào)b。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路及其控制方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：
25、1、本發(fā)明引入了正弦波頻率乘積檢測(cè)機(jī)制，通過(guò)測(cè)量并分析兩個(gè)正弦信號(hào)之間的和頻與差頻，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)源身份的有效辨識(shí)與驗(yàn)證，相較于傳統(tǒng)與門電路，本發(fā)明可以保障系統(tǒng)在輸入信號(hào)異常時(shí)，有效地阻止下級(jí)電路的激活，顯著增強(qiáng)了邏輯運(yùn)算過(guò)程中的抗干擾能力和安全性，即使在高度干擾的環(huán)境中，本發(fā)明也能確保數(shù)據(jù)信號(hào)的正確傳輸，從而避免了因輸入信號(hào)異常導(dǎo)致的系統(tǒng)不安全。這一機(jī)制為系統(tǒng)的安全性和可靠性提供了堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)，尤其適用于對(duì)安全性有極高要求的應(yīng)用場(chǎng)景。
26、2、本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)不僅簡(jiǎn)單高效，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估信號(hào)的頻率特性，替代了傳統(tǒng)的靜態(tài)電平電壓檢測(cè)方法，將傳統(tǒng)的靜態(tài)工作電壓檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)頻率檢測(cè)，從而避免了由電路短路或斷路引起的靜態(tài)工作電壓異常鎖死的風(fēng)險(xiǎn)。
27、3、本發(fā)明還具備良好的可集成性和兼容性，易于集成到芯片設(shè)計(jì)內(nèi)并拓展到現(xiàn)有的電子系統(tǒng)中，能夠靈活地適應(yīng)現(xiàn)有電子系統(tǒng)的升級(jí)需求，為實(shí)現(xiàn)更高水平的與邏輯運(yùn)算提供了新的解決方案。
1.一種基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路，其特征在于，包括：乘法器、低通濾波器、高通濾波器和邏輯判斷單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路，其特征在于，所述乘法器的第一輸入端和第二輸入端分別與第一信號(hào)源和第二信號(hào)源連接。
3.一種基于正弦波頻率乘積的信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)芯片，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路。
4.一種基于正弦波頻率乘積的信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)產(chǎn)品，其特征在于，包括如權(quán)利要求3所述的基于正弦波頻率乘積的信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)芯片。
5.一種基于正弦波頻率乘積的與邏輯控制方法，所述方法應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯電路，其特征在于，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯控制方法，其特征在于，所述分別對(duì)所述差頻信號(hào)out0和所述和頻信號(hào)out1進(jìn)行頻譜分析，并基于頻譜分析結(jié)果判斷所述差頻信號(hào)out0與所述和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯控制方法，其特征在于，所述基于所述差頻信號(hào)out0的頻率特性判斷所述差頻信號(hào)out0的信號(hào)狀態(tài)，以及基于所述和頻信號(hào)out1的頻率特性判斷所述和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)進(jìn)一步包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯控制方法，其特征在于，所述基于所述差頻信號(hào)out0與所述和頻信號(hào)out1的信號(hào)狀態(tài)執(zhí)行與邏輯運(yùn)算，并輸出邏輯運(yùn)算結(jié)果進(jìn)一步包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯控制方法，其特征在于，所述第一正弦波信號(hào)a與所述第二正弦波信號(hào)b為不同頻率的正弦波信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于正弦波頻率乘積的與邏輯控制方法，其特征在于，所述方法還包：基于第一信號(hào)源生成第一正弦波信號(hào)a，以及基于第二信號(hào)源生成第二正弦波信號(hào)b。