《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種高速施密特觸發(fā)器的設(shè)計(jì)
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第2期
孫建民1,閆 江1,2,張 龍3,趙以誠3
1.貴州大學(xué) 大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院,貴州 貴陽550025; 2.北方工業(yè)大學(xué) 信息學(xué)院,北京100144;3.北京中科格勵(lì)微科技有限公司,北京100089
摘要: 在數(shù)字隔離器系統(tǒng)中,因?yàn)榇嬖陔娐芳纳?yīng)和隨機(jī)噪聲,數(shù)字信號的波形會(huì)發(fā)生嚴(yán)重畸變。針對該問題,提出了一種電壓—電流模式高速施密特觸發(fā)器,該電路能有效還原信號的波形。電路主體結(jié)構(gòu)采用電流放大器和跨導(dǎo)運(yùn)算放大器相結(jié)合,在輸入高速數(shù)據(jù)時(shí),電流放大器提供了快速的前饋通路來增加比較器的響應(yīng)速度,實(shí)現(xiàn)施密特觸發(fā)器的高速翻轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)采用GF_0.18 μm_BCD工藝,在電源電壓5 V的條件下,可實(shí)現(xiàn)500 MHz高速信號的整形,信號的傳輸延時(shí)為652 ps。
中圖分類號: TN409
文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.211856
中文引用格式: 孫建民,閆江,張龍,等. 一種高速施密特觸發(fā)器的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2022,48(2):28-31.
英文引用格式: Sun Jianmin,Yan Jiang,Zhang Long,et al. Design of a high-speed Schmitt trigger[J]. Application of Electronic Technique,2022,48(2):28-31.
Design of a high-speed Schmitt trigger
Sun Jianmin1,Yan Jiang2,Zhang Long3,Zhao Yicheng3
1.School of Big Data and Information Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China; 2.School of Iinformation,North China University of Technology,Beijing 100144,China; 3.Beijing Zhongke Greenway Technology Co.,Ltd.,Beijing 100089,China
Abstract: In the digital isolator system, due to the existence of circuit parasitics and random noise, the waveform of the digital signal will be severely distorted. Aiming at this problem, a voltage-current mode high-speed Schmitt trigger is proposed, which can effectively restore the signal waveform. The main structure of the circuit uses a combination of a current amplifier and a transconductance operational amplifier. When inputting high-speed data, the current amplifier provides a fast feedforward path to increase the response speed of the comparator and realize the high-speed flip of the Schmitt trigger. This design adopts the GF_0.18 μm_BCD process, under the condition of the power supply voltage of 5 V, it can realize the shaping of the 500 MHz high-speed signal, the transmission delay of the signal is 652 ps.
Key words : Schmitt trigger;transconductance operational amplifier;curent amplifier

0 引言

    在數(shù)字系統(tǒng)中,矩形脈沖信號經(jīng)過傳輸后往往會(huì)發(fā)生畸變,因?yàn)樾盘栐趥鬏斶^程中會(huì)受到許多非理想因素的影響,如在PCB板的寄生效應(yīng)、封裝過程的寄生電容電感、傳輸線上的寄生電容、接收端的阻抗不匹配以及其他信號線的噪聲干擾等。這些不利因素會(huì)使信號的上升下降沿明顯變緩,有時(shí)還會(huì)在信號的上升下降沿附近產(chǎn)生振蕩,所以在數(shù)字系統(tǒng)中通常需要給輸入信號進(jìn)行濾波整形,以還原信號的完整性。施密特觸發(fā)器是脈沖波形變換最常使用的一種電路,因?yàn)槠湓谛阅苌嫌袃蓚€(gè)重要的特點(diǎn):一是輸入信號上升和下降過程中電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的閾值不同;二是電路內(nèi)部存在正反饋過程使輸出波形邊沿變得很陡。利用這兩個(gè)特點(diǎn)不僅可以加快信號邊沿的變化,還可以有效地濾除疊加在脈沖信號上的噪聲[1-2]。

    傳統(tǒng)的施密特觸發(fā)器如圖1[3]所示,由CMOS反向器和TTL門電路構(gòu)成,基本結(jié)構(gòu)是將兩級反相器串接,通過電阻分壓將輸出端的電壓反饋到輸入端,通過改變分壓電阻的比值可以調(diào)節(jié)閾值電壓和滯回區(qū)間,電路結(jié)構(gòu)簡單,但是性能較差。




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作者信息:

孫建民1,閆  江1,2,張  龍3,趙以誠3

(1.貴州大學(xué) 大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院,貴州 貴陽550025;

2.北方工業(yè)大學(xué) 信息學(xué)院,北京100144;3.北京中科格勵(lì)微科技有限公司,北京100089)




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