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。
中图分类号： TN409
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211856
中文引用格式： 孙建民，闫江，张龙，等. 一种高速施密特触发器的设计[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211856
中文引用格式： 孙建民，闫江，张龙，等. 一种高速施密特触发器的设计[J].电子技术应用，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
在数字系统中，矩形脉冲信号经过传输后往往会发生畸变，因为信号在传输过程中会受到许多非理想因素的影响，如在PCB板的寄生效应、封装过程的寄生电容电感、传输线上的寄生电容、接收端的阻抗不匹配以及其他信号线的噪声干扰等。这些不利因素会使信号的上升下降沿明显变缓，有时还会在信号的上升下降沿附近产生振荡，所以在数字系统中通常需要给输入信号进行滤波整形，以还原信号的完整性。施密特触发器是脉冲波形变换最常使用的一种电路，因为其在性能上有两个重要的特点：一是输入信号上升和下降过程中电路状态转换的阈值不同；二是电路内部存在正反馈过程使输出波形边沿变得很陡。利用这两个特点不仅可以加快信号边沿的变化，还可以有效地滤除叠加在脉冲信号上的噪声[1-2]。
传统的施密特触发器如图1[3]所示，由CMOS反向器和TTL门电路构成，基本结构是将两级反相器串接，通过电阻分压将输出端的电压反馈到输入端，通过改变分压电阻的比值可以调节阈值电压和滞回区间，电路结构简单，但是性能较差。
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作者信息：
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)
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