检测波形中波峰与波谷位置的比较器

2007-09-10 08:55:56来源: EDN China
最新推出的 Analog Devices ADCMP60x 系列比较器填补了功耗为100mW ~ 200mW且响应低于1ms的比较器与只需要千分之一功耗、约1ms响应的比较器之间的空白。ADCMP60x 比较器的传播延迟与供电电流消耗之乘积很小;可以作满摆幅输入和输出运行;并且为迟滞、闩锁模式运行和关断模式提供了各种选择。其中有些亦带固有的电平转换功能。此外,输出端正、负转换的传播延迟比接近于 1 的理想值,该系列中,ADCMP600、ADCMP601、ADCMP602 和 ADCMP603 的公差在 8% 以内,ADCMP608 和 ADCMP609 的公差在 6.7% 以内。

对于正、负输出电平变换同等重要的应用来说,这个比率很有用。图 1 显示了一个这类电路。检测器输出端的电压电平变换表示输入信号一阶导数的符号变化;换句话说,电路检测到了输入电压波形中波峰和波谷的时间位置。检测器电路使用一片ADCMP601作IC2,IC1是Analog Devices AD8007电流反馈放大器。IC1连接为一个电压跟随器,并在放大器反相输入和输出端之间反向并联肖特基势垒开关 二极管D1和D2。比较器IC2的输入连接到输入电压源,以及电流反馈放大器的输出端。这种配置提高了比较器输入端VIN~VA之间的电压差。它是在输入信号斜率符号改变的瞬间(或区间内),以类似步进方式完成这种提升。这个电压差是在正向电流(由VIN/RF 而来)下测得的二极管D1和D2双倍正向电压。

使用电流反馈放大器作为IC1的原因是,即使你将其接成一个电压跟随器,其反相输入端也会流入一个动态电流。RS和RF电阻值采用的推荐值,用于数值为 1 的增益。你无需担心电路不稳定,因为在电流反馈放大器的反馈路径中存在着反向并联二极管。这些二极管将反馈电阻值增加到499Ω 以上。无论何时输入电压只有约0V,对大于 499Ω的RF值,IC1的频率增益响应都保持平坦。

图 1 是电压跟随器对一个谐波输入电压的响应分析,采用w/wT 和w=2pf,其中 f 为输入电压频率,wT是放大器的径向转换频率。在径向转换频率下,ZM(放大器跨导强度)与RF降之比为1。这种简化可得到图2中延迟tD的一个方程:

其中,VF是二极管D1的正向电压,Vm是输入电压振幅,rmo是电流反馈放大器的直流互阻,ΔΦ是以弧度为单位的电气误差角。图2中输入谐波电压的周期T为2p弧度。检测器的最终误差为ΔΦ,并以一个系数减小。这种减少发生的原因是,比较器所需的VA(t)电压中运行的过压要比步进式转换中的过压高一个数量级,而小于VF值。

关键字:延迟  响应  输出  检测

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