《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(hào)的波形會(huì)發(fā)生嚴(yán)重畸變。針對(duì)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(hào)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(hào)的整形，信號(hào)的傳輸延時(shí)為652 ps。
中圖分類號(hào)： TN409
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(hào)經(jīng)過傳輸后往往會(huì)發(fā)生畸變，因?yàn)樾盘?hào)在傳輸過程中會(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(hào)線的噪聲干擾等。這些不利因素會(huì)使信號(hào)的上升下降沿明顯變緩，有時(shí)還會(huì)在信號(hào)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(hào)進(jìn)行濾波整形，以還原信號(hào)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(hào)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(hào)邊沿的變化，還可以有效地濾除疊加在脈沖信號(hào)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(jí)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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