[发明专利]超高速施密特触发器

说明书

本发明涉及一种施密特触发器，特别是关于一种带限幅功能的超高速的施密特触发器。

现有的高速施密特触发器一般由高速放大电路、稳压管限幅器和正反馈电路构成。提高其工作速度的方法通常是使放大电路在输出电平即将翻转时刻脱离饱和工作状态而进入放大工作状态，但由于稳压管限幅器在电平翻转时，要求放大器输出电流I改变流动方向，而且只有当电流变化量△I达到足够大的值时，输出电平才能完成翻转过程。因此，放大器输出电流的变化速率，限制了该电路的工作速度，因而现有的带限幅功能的高速施密特触发器的工作速度受限制，这是它的根本缺陷。如美国HP公司生产的宽频带函数发生器HP3312A中使用的高速施密特触发器与上述相似，其工作速度指标Tr只能达到小于10ns的水平，满足不了频率响应更高的测量仪器的需要，例如，该触发器难以用于20MHz以上的宽频带函数发生器中。

本发明的目的是设计一种带限幅功能的超高速的施密特触发器，这种触发器与现有带限幅功能的高速施密特触发器相比，其电平翻转速度指标Tr提高近一个数量级。

本发明以下述设计构思实现上述目的，这种超高速施密特触发器包括高速放大电路、跟随器电路、限幅电路和正反馈电路，其特征是限幅电路由正向电平限幅电路和负向电平限幅电路组成;限幅电路的输入端与跟随器的输出端相连;限幅电路的输出端与跟随器的输入端及高速放大器的输出端相连。

图1为本发明的设计原理方框图。

图中1为高速放大电路，2为跟随器电路，3为限幅电路，4为正反馈电路。

图2为本发明的实施例电路图。

图3为本发明实施例输出波形与现有带限幅功能的高速施密特触发器输出波形比较图。图中a-b为本发明实施例输出波形，c-d为现有带限幅功能的施密特触发器的输出波形。

参照图1详述本发明的静态结构和基本特点：

图中所示高速放大电路（1）、跟随器电路（2）和正反馈电路（4）是根据具体设计要求选择不同结构的电路，限幅电路（3）由三极管V₁、电阻R₁、R₂和电容C₁组成正向电平限幅电路，由三极管V₂、电阻R₃、R₄和电容C₂组成负向电平限幅电路。

当电路处于稳态时，I₃＝I₁-I₂，当输入信号ui达到翻转门限电平时，高速放大器（1）输出电流I₁发生较快变化，而限幅电路（3）中三极管V₁、V₂的集电极电流I₂由于C₁、C₂等延迟作用，因此其变化速率相对较慢，而跟随器电路（2）输入阻抗较高，要求驱动电流I₃较小，因此，跟随器电路（2）输入端电荷剧增，在高速放大器（1）输出电流远未改变方向时，其输出电平已迅速翻转。显然，与现有带限幅功能的高速施密特触发器相比，在高速放大器（1）输入电流变化速率相同的情况下，本发明所述的电路只要求较小的电流变化量△I即能实现输出电平的翻转，因此大大地提高了翻转速度。这就是本发明所具有的独特优点。

本发明可用于50MHz以上宽频带函数发生器、高速A/D转换器及其他要求获得的超高速边沿特性的施密特电平比较或触发电路中。

参照图2详述本发明实施例的静态结构和动姿过程：

实施例的主体电路由前置电压跟随器、高速放大器（1）、后级电压跟 随器（2）、限幅电路（3）和正反馈电路组成。

前置电压跟随器由二极管V₃、V₄，三极管V₅、V₆及电阻R₇～R₁₀组成，主要起阻抗变换作用。