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文本内容:
将RF信号转换为数字信号的CMOS转换器从频率计数与合成到传感器信号调整等很多应用都需要将RF信号转换为数字逻辑电平在这些情况下,设计者一般采用一个高速电压比较器完成RF到数字信号的转换工作由于电压比较器具有高增益,它们一般有很好的灵敏度,但也会带来一些问题高速比较器价格高,很难找到现成的商品,并且易于被快速淘汰LCOMCNEN1S ARESURMCE MOUNTEDOEMCES图l,用三个叔迅C MO S反触器和一些尢源兀件种软快敷液射睡网mwrfchlna.com图1中的电路可以为高达180MHz的频率提供一种有吸引力的方案设计中的IC是一个74LVCU04极高速CMOS六反相器,可以是采用现成的,也可以从很多来源获得止匕外,很多设备中可能已经含有三个未用到的反相器一个反相器IC1A作为线性前置放大器工作,构成转换器的输入级偏置电阻R3使反相器的输入、输出电压平均在电源电压的一半处[vorvn=(VDD/2)],从而使反相器进入自己的线性区由于在RF段上,极高速CMOS反相器的交流增益相对较低,(V01/VH)-7,前置放大器后要增加一个增益级增加的反相器级联方案在低频和直流下,当没有施加RF信号源时稳定性不佳图1中的电路采用了一种基于施密特触发器和放大器电路的拓扑(IC1B和IC1C),从而解决了这个问题,它包括一个与频率有关的正反馈网络,由R
1、R
2、CD1和CD2构成随着输入频率的不同,网络可表现出两种特性在高频时,去耦电容器对CDC1和CDC2将反馈电阻器R1短路,从而抵消了由正反馈网络RI、R2与反相器IC1B的输入电容引起的时间常数因此,在高频下,三个反相器IC1A、IC1B和IC1C表现为三个级联的高速放大器,可以实现最佳的输入信号带宽在直流和低频时,耦合电容器对CD1和CD2的影响可以忽略不计,而反相器IC1B、IC1C与正反馈网络RI、R2可以起到一个施密特触发器电路的作用为了对VS的输入灵敏度与确保比较器输出的无条件稳定之间做出折衷,要对施密特触发器输入V01处的高、低阈值电压VTH和VTL做出选择公式1和公式2分别设定高、低阈值电压1+V=^^()TH1二步期(15V.⑵VTL为中和较高频率时灵敏度下降问题,在比较器的输入端增加了一个由L1和C1构成的低Q阻抗匹配网络由于设计目标是在高至160MHz获得可接受的灵敏度,因此网络将50Q的RF源与运行在150MHz的IC1A的输入阻抗ZH作匹配不幸的是,数字IC的制造商通常不会说明逻辑器件的输入阻抗因此在设计匹配网络时,首要任务是用Agilent(www.aglent.com)的矢量网络分析仪测量第一个反相器IC1A输入VII的散射参数S11图2显示了反相器S11参数的史密斯特性图已知二S Z—Zcn11Z“+Z0其中ZC=5O Q,可以用图2中的数据提取第一个反相器在所需频率处的输入阻抗波圃频同BJ2,用Agilcn;H3382A天量三辑分析仪鼐9是对16dBn经源均季q平.在第—十属’口珀入出川仗鱼chind.covTi在150MHz时,得到ZH=
106.IQ-j
116.7Q(在图2的标记4处)要确定匹配网络中各元件的值,可以用任何一种软件工具(1与2)如果你不熟悉史密斯特性图的计算,也可以用下列方法进行分析蓍
1.用串-并转换公式(公式4和5),将第一个反相器的输入阻抗转换为并联形式Rp x.d⑸Ap_•⑸二Rs S
(4)AS将这些公式用于150MHz时,得到RP=233Q,XP=213Q(在150MHz下,OXP代表输入阻抗,CP=5pFo)
2.算出第一个反相器输入阻抗RP和50Q RF源之间实现匹配的网络匹配初始值L]=_LIP+Cp=
1.RpCo XRg用公式6和7计算出匹配网络中各元件的值
(3)6将这些公式用于150MHz,得到Ll^lOO nH,Cl+CP仁
8.7pFCPIPF.⑻
3.从式7中型去反相器的输入电容CP=5pF,计算出Cl的值日廊-搭建电路时,使用最接近于计算值的标准元件Ll=100nH,Cl=
3.6pF如图3中输入频率与灵敏度的关系曲线所示,100MHz170MHz频率时电路的灵敏度增〜加,这清楚地证明了阻抗匹配网络的有效性可以在选定频率下将这种方法用于其它感兴趣的任何频率段,实现电路灵敏度的优化在10MHz180MHz输入信号〜范围内,RF至数字逻辑转换器的功耗变化不大最差条件下,
3.3V供电电压下消耗的电流不超过58mAo
1.Smith tool,Ansoft Corp,www.ansoft.com.
2.Ansoft Designer:Student Version,Ansoft Corp,www.ansoft.com.
3.Bowick.,Chris,RF CircuitDesign.,HW SamsCo,Indianapolis,IN,1988R7至理物比较48的输人电系与矮小美军曲净豺袅*2财即频网违!统输出勒溺・用科麦明在160MHzlH2coMH名时只育可使他的旗出■mwrTcnina.com—一—。
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