正反馈放大器是信号脉冲形成电路的基础。这种装置确保了输入信号超过输入阈值时的类触发作用;在大多数情况下,输入信号为电压信号。最著名的触发器为施密特触发器(今年它将迎来70周年生日)。英国科学家OH Schmitt在1938年以两级运放带电流反馈的形式,发明了施密特触发器,其中的两个有源器件为电子管。
施密特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。但这种作用导致I/O特性上出现迟滞。换句话说,在正输出转换之前,阈值移动到较高值,转换到正输出水平之后,阈值移动到较低的值。对用分立元件组成的施密特触发器电路,可以设置迟滞的数值(从零到锁定)。施密特电路在逻辑IC中广泛使用,迟滞相当大且确定。
作为替代方案,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。输入电压范围比施密特触发器电路更窄,因为低输入电压时,电压限制不工作,电路为线性放大器。另一方面,由于它的非迟滞特性,输入电压的判定阈值在输出电平转换的双边都是精确且相等的。图1展示了这种电路的一例。图1中电压限制器为高度非线性负反馈的反向放大器。对-0.3V ~ +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。可选的肖特基势垒二极管的前置电压降决定这些电压限制(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。
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)。
图1的电路为不对称限制结构,用来比较单反馈二极管和两个带横向电阻器RT1的串联二极管。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200 MHz的微弱阻尼振荡。振荡在D1和D2二极管接通初始阶段较弱。

参考文献
1.“Surface Mount RF Schottky Barrier Diodes,” Avago Technologies.
2.“AD8045 3 nV√Hz Ultralow Distortion Voltage Feedback High Speed Amplifier,”Analog Devices, 2004.