高速脈沖發(fā)生器具有可編程電平

隨著集成電路（IC）的加速，大多數(shù)脈沖和函數(shù)發(fā)生器的上升/下降時(shí)間（典型值為5ns）不足以測量20ns以下的時(shí)間間隔。您可以使用模擬開關(guān)或高級 CMOS 邏輯門來克服此限制，從而創(chuàng)建更快的數(shù)字邊沿。這些開關(guān)的導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)間產(chǎn)生非常快的上升/下降時(shí)間。單刀雙擲 （SPDT） 開關(guān)可以產(chǎn)生高電平和低電平可編程的脈沖。

與大多數(shù)數(shù)字和許多模擬工藝的亞微米幾何形狀相關(guān)的小人國尺寸導(dǎo)致更快的電路操作。隨著IC的加速，大多數(shù)脈沖和函數(shù)發(fā)生器的上升/下降時(shí)間（典型值為5ns）不足以測量低于20ns的時(shí)間間隔。您可以使用模擬比較器或高級CMOS邏輯門來克服這一限制，從而創(chuàng)建更快的數(shù)字邊沿。它們的上升/下降時(shí)間足夠快，但信號電平包括接地和V抄送只。

高速數(shù)字電路中使用的亞微米工藝也已應(yīng)用于模擬開關(guān)，因此這些開關(guān)的導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)間也會(huì)產(chǎn)生非?？斓纳仙?下降時(shí)間。更重要的是，單刀雙擲 （SPDT） 開關(guān)可以產(chǎn)生高電平和低電平可編程的脈沖。

模擬開關(guān)的一個(gè)阻礙其用作脈沖發(fā)生器的特性是固有的內(nèi)置延遲（先開后合時(shí)間），可確保SPDT開關(guān)在轉(zhuǎn)換期間不會(huì)將兩個(gè)開關(guān)端子短接在一起。不幸的是，這種延遲和開關(guān)的有限導(dǎo)通時(shí)間也會(huì)延長上升和下降時(shí)間?？梢酝ㄟ^在電路中添加動(dòng)態(tài)上拉和下拉來避免這種影響（圖1）。足夠低的上拉/下拉阻抗可以顯著改善相應(yīng)的上升和下降時(shí)間。

圖1.該脈沖發(fā)生器輸出端的模擬開關(guān)提供的動(dòng)態(tài)上拉和下拉功能可確保快速上升/下降時(shí)間。

輸入時(shí)鐘信號 （Φ1） 控制配置為上拉/下拉驅(qū)動(dòng)器的單刀雙擲模擬開關(guān) （U1）。Φ1也通過高速CMOS逆變器（U3）發(fā)送，以產(chǎn)生延遲時(shí)鐘信號（Φ2）。延遲時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)配置為輸出驅(qū)動(dòng)器的SPDT模擬開關(guān)（U2）。

考慮 Φ1 低而 Φ2 高的穩(wěn)態(tài)條件。U1的COM引腳和U2的COM引腳連接到V_LOW，Φ1的上升沿導(dǎo)致U1將輸出信號拉高。由于串聯(lián)電阻R1相對于MAX4644導(dǎo)通電阻較大（典型值為47Ω vs 2.5Ω），因此對輸出電壓的直接影響很小。然而，一旦Φ1通過逆變器串傳播，Φ2的下降沿會(huì)導(dǎo)致U2從V躍遷在（低）到 V在（高）.低阻抗上拉（R1）的存在為信號轉(zhuǎn)換提供了驅(qū)動(dòng)力，緊隨其后的是U2的閉合。

輸入信號為 5V 邏輯信號，輸出擺幅為 1V 至 2V（圖 2）。您可以設(shè)置 V在（低）和 V在（高）到 U1 和 U2 供應(yīng)范圍內(nèi)的任何水平。請注意，電路的靜態(tài)電流基本上為零，僅在輸出轉(zhuǎn)換期間出現(xiàn)短暫的峰值。輸出端的上升/下降時(shí)間約為4ns，輸出阻抗為2.5Ω。

圖2.圖1的輸入（下跡線）和輸出（上跡線）說明了快速輸出轉(zhuǎn)換和可設(shè)置的輸出電平。

審核編輯：郭婷