用在脉冲形成电路中的高速箝位功能

技术分类: 模拟设计  | 2008-01-15
来源:EDN | 作者:Marián Štofka, Slovak University of Technology, Bratislava, Slovakia

  可以使用箝位电路替代Schmitt触发器净化高频输入脉冲。

  正反馈放大器是信号级脉冲形成电路的基础。这个设备确保了输入信号超过输入极限水平的类触发作用;在大多数情况下,输入信号为电压信号。最著名的触发器为Schmitt触发器(今年将庆祝发现70周年)。英国科学家OH Schmitt在1938年以两级运放带电流反馈的形式,发明了Schmitt触发器。这两个有源器件为电子管。

  Schmitt触发器具有快速的优势,无论输入信号斜率多大,输出转换时间都恒定。这种作用导致I/O特性上出现磁滞。换句话说,在正输出转换之前,极限移动到较高值,转换到正输出水平之后,极限移动到较低的值。可以设置磁滞的数值——从零到——对用离散器件组成的Schmitt触发器电路。Schmitt电路在逻辑IC中广泛使用,磁滞相当大且确定。

  另外,可以使用一个电路——快速响应电压限制器或箝位器——作为脉冲形成电路。输入电压范围比Schmitt触发器电路更窄,因为低输入电压时,电压界限不可变,电路为线性放大器。换句话说,由于它的非迟滞特性,输入电压的最终极限与输出电平转换的双边结果精确相等。图1显示这个

电路的例子。图1中电压限制器为高度非线性负反馈的反向放大器。对–0.3到+0.6V范围的输出电压,每个二极管都是不传导的,所以反馈阻抗高。可选的Schottky势垒二极管的前置电压降决定这些电压界限(参考文献1)。因此,反向放大器的电压增益与运放的开环增益近似相等。

脉冲形成电路的实例

  根据输出电压极性,无论何时输出电压超过这些限制,二极管D1、D2或D3开始导通。然后,放大器的差分增益分别降到–RI/2RD和–RI/RD的值,在这里,RD为单二极管的等效串联电阻。动作箝位输出电压到约0.8V,对大输入电压甚至为–0.4V。图中使用Analog Devices公司的AD8045 VHSIC(超高速集成电路)运放,因为其转换速率超过1V/ns(参考文献2)。

  与中点和地之间带横向电阻RT1的两并联二极管相比,单反馈二极管,图1的电路为不对称限制结构。由D1、D2和RT1组成的箝位电路,与单二极管D3相比,为运放的输出和输入之间提供了更高的截止状态隔离度。当D3打开时,可以在输出波形上观察到约200MHz的微弱阻尼振荡。振荡表明D1和D2二极管接通初始阶段自身的削弱。

  英文原文:

  High-speed clamp functions as pulse-forming circuit

  You can use a clamping circuit instead of a Schmitt trigger to clean up high-frequency input pulses.

  Marián Štofka, Slovak University of Technology, Bratislava, Slovakia; Edited by Charles H Small and Fran Granville -- EDN, 1/10/2008

  Amplifiers with positive feedback are the bases of signal-grade pulse-forming circuits. This setup ensures a triggerlike operation in which the input signal crosses the input-threshold level; in most cases, the input signal is a voltage signal. The most well-known of these triggers is the Schmitt trigger, which, by the way, will this year celebrate its 70th birthday. British scientist OH Schmitt in 1938 originated the Schmitt trigger in the form of a two-stage amplifier with current feedback. The two active devices were vacuum tubes.

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