一種高速施密特觸發器的設計
2022年電子技術應用第2期
孫建民1，閆 江1，2，張 龍3，趙以誠3
1.貴州大學 大數據與信息工程學院，貴州 貴陽550025； 2.北方工業大學 信息學院，北京100144；3.北京中科格勵微科技有限公司，北京100089
摘要： 在數字隔離器系統中，因為存在電路寄生效應和隨機噪聲，數字信號的波形會發生嚴重畸變。針對該問題，提出了一種電壓—電流模式高速施密特觸發器，該電路能有效還原信號的波形。電路主體結構采用電流放大器和跨導運算放大器相結合，在輸入高速數據時，電流放大器提供了快速的前饋通路來增加比較器的響應速度，實現施密特觸發器的高速翻轉。設計采用GF_0.18 μm_BCD工藝，在電源電壓5 V的條件下，可實現500 MHz高速信號的整形，信號的傳輸延時為652 ps。
中圖分類號： TN409
文獻標識碼： 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器的設計[J].電子技術應用，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.
文獻標識碼： 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器的設計[J].電子技術應用，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
在數字系統中，矩形脈沖信號經過傳輸后往往會發生畸變，因為信號在傳輸過程中會受到許多非理想因素的影響，如在PCB板的寄生效應、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。這些不利因素會使信號的上升下降沿明顯變緩，有時還會在信號的上升下降沿附近產生振蕩，所以在數字系統中通常需要給輸入信號進行濾波整形，以還原信號的完整性。施密特觸發器是脈沖波形變換最常使用的一種電路，因為其在性能上有兩個重要的特點：一是輸入信號上升和下降過程中電路狀態轉換的閾值不同；二是電路內部存在正反饋過程使輸出波形邊沿變得很陡。利用這兩個特點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]。
傳統的施密特觸發器如圖1[3]所示，由CMOS反向器和TTL門電路構成，基本結構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節閾值電壓和滯回區間，電路結構簡單，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 大數據與信息工程學院，貴州 貴陽550025；
2.北方工業大學 信息學院，北京100144；3.北京中科格勵微科技有限公司，北京100089)
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