《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一种高速施密特触发器的设计
2022年电子技术应用第2期
孙建民1，闫 江1，2，张 龙3，赵以诚3
1.贵州大学 大数据与信息工程学院，贵州 贵阳550025； 2.北方工业大学 信息学院，北京100144；3.北京中科格励微科技有限公司，北京100089
摘要： 在数字隔离器系统中，因为存在电路寄生效应和随机噪声，数字信号的波形会发生严重畸变。针对该问题，提出了一种电压—电流模式高速施密特触发器，该电路能有效还原信号的波形。电路主体结构采用电流放大器和跨导运算放大器相结合，在输入高速数据时，电流放大器提供了快速的前馈通路来增加比较器的响应速度，实现施密特触发器的高速翻转。设计采用GF_0.18 μm_BCD工艺，在电源电压5 V的条件下，可实现500 MHz高速信号的整形，信号的传输延时为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(guò)傳輸后往往會(huì)發(fā)生畸變，因?yàn)樾盘?hào)在傳輸過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(mén)電路構(gòu)成，基本結(jié)構(gòu)是將兩級(jí)反相器串接，通過(guò)電阻分壓將輸出端的電壓反饋到輸入端，通過(guò)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(jiǎn)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(chéng)3

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