一種將單端信號轉換為差分信號的電路制造技術

本實用新型專利技術公開了一種將單端信號轉換為差分信號的電路，包括跨阻放大器、高通濾波器、交流耦合電阻、直流偏壓電路、穩壓電容和施密特觸發器。跨阻放大器連接高通濾波器；高通濾波器連接施密特觸發器一個輸入端；施密特觸發器的另一個輸入端與地線之間連接穩壓電容；交流耦合電阻設置在施密特觸發器的兩個輸入端之間；所述直流偏壓電路連接在施密特觸發器的兩個輸出之間，用于為施密特觸發器兩個輸入端提供直流工作電壓，使施密特觸發器兩個輸入端的直流工作電壓趨向相等。采用本實用新型專利技術最為明顯的優勢是既適用于連續模式跨阻放大器又適用于突發模式跨阻放大器。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電子電路領域，尤其涉及的是一種將單端信號轉換為差分信號的電路。
技術介紹
跨阻放大器是將電流信號轉化成電壓信號并加以放大的電子電路。其最常見的用途之一是光電通信技術中用于光電接收器的前置放大器。用于光通信信號接收器中的跨阻放大器有兩種工作模式，即連續模式與突發模式。在突發模式下，信號流是斷續式的，前后兩段信號之間會有停頓，而且每段信號的強度可以有比較大的差異。突發模式功能要求對于跨阻放大器這來說是一個新的挑戰。同時，隨著光通信網絡速率的提高，經光信號轉化而來的電信號一般都需要采用差分的形式。輸出信號為差分形式這一要求也是突發模式跨阻放大器設計遇到的另一個挑戰。·光信號經光電二極管轉化與跨阻放大器放大產生的電信號一般為單端非差分信號。單端信號包含直流與交流兩部分。其中交流部分攜帶通信信息，而直流部分只與放大器結構有關與通信信號無關。差分信號一般只包含通信信息，其直流部分近似于零。將單端信號轉換為差分信號通常是利用一個直流恢復電路完成的。直流恢復電路的作用是利用負反饋回路產生一個與單端信號直流分量相等或相近的直流參考電壓。同時將單端信號與直流參考電壓連接到差分放大器的輸入端，輸出信號就變成了差分信號。現有突發模式跨阻放大器就是在上述直流恢復電路結構的基礎上增加一個負反饋回路時間常數選擇開關S來實現差分輸出轉換功能的(如圖I所示)。因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種一種將單端信號轉換為差分信號的電路，旨在解決現有的連續模式與突發模式的跨阻放大器不能互用，且用于突發工作模式的跨阻放大器需要在直流恢復電路結構的基礎上增加一個負反饋回路時間常數選擇開關來實現差分輸出轉換功能的問題。本技術的技術方案如下—種將單端信號轉換為差分信號的電路，其包括跨阻放大器、高通濾波器、交流耦合電阻、直流偏壓電路、穩壓電容和施密特觸發器。跨阻放大器連接高通濾波器；高通濾波器連接施密特觸發器一個輸入端；施密特觸發器的另一個輸入端與地線之間連接穩壓電容；交流耦合電阻設置在施密特觸發器的兩個輸入端之間；所述直流偏壓電路連接在施密特觸發器的兩個輸出之間，用于為施密特觸發器兩個輸入端提供直流工作電壓，使施密特觸發器兩個輸入端的直流工作電壓趨向相等。所述的將單端信號轉換為差分信號的電路，其中，所述施密特觸發器為差分施密特觸發器。所述的將單端信號轉換為差分信號的電路，其中，施密特觸發器的輸入級為CMOS管或或雙極晶體管。所述的將單端信號轉換為差分信號的電路，其中，當施密特觸發器的輸入級為CMOS管時，施密特觸發器的兩個輸入端之間的交流耦合電阻合并為一個電阻跨接在斯密特觸發器的兩個輸入端之間，所述直流偏壓電路直接連接在該電阻的任意一端，高通濾波器的電容連接跨阻放大器的輸出端，斯密特觸發器一個輸入端連接高通濾波器的輸出端，另一個輸入端通過穩壓電容接地。所述的將單端信號轉換為差分信號的電路，其中，在施密特觸發器的前端增加一級放大器，用于提高整個電路的工作范圍。所述的將單端信號轉換為差分信號的電路，其中，在施密特觸發器的前端增加的放大器為差分放大器。本技術的有益效果本技術通過先利用高通濾波器消除信號中的直流成 分，再利用差分施密特觸發器完成信號的差分轉化。新方法最為明顯的優勢是這種差分信號轉化方法既適用于連續模式跨阻放大器又適用于突發模式跨阻放大器。也就是說利用這種方法設計的跨阻放大器可以兼容連續與突發兩種應用。在突發模式應用中，這種跨阻放大器無需現有技術中的外部控制信號。附圖說明圖I是現有突發模式跨阻放大器的差分轉化結構。圖2是本技術提供的電路的原理框圖。圖3是本技術提供的優選實施例一的電路原理圖。圖4是本技術提供的優選實施例二的電路原理圖。圖5是本技術實施例的基礎上進一步改進后的電路原理圖。圖6是本技術提供的電路處理的信號波形圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本技術進一步詳細說明。本技術提供的用于突發模式跨阻放大器的差分轉化電路包括跨阻放大器、高通濾波器、交流耦合電阻、直流偏壓電路、穩壓電容和施密特觸發器。所述施密特觸發器為差分施密特觸發器，施密特觸發器的輸入級既可以為CMOS也可以為雙極晶體管(BJT)。施密特觸發器的一個輸入端與地線GND之間連接穩壓電容，對高頻信號而言，這個節點相當于接地。施密特觸發器的另一個輸入端與高通濾波器的輸出端相連。施密特觸發器兩個輸入端之間連接的電阻為交流耦合電阻。高通濾波器的輸出信號直接加在差分施密特觸發器的兩個輸入端之間。所述直流偏壓電路連接在交流耦合電阻上，用于為施密特觸發器兩個輸入端提供直流工作電壓。直流偏壓電路可以有多種實施方法，前提是使施密特觸發器兩個輸入端的直流工作電壓接近或相等。對于差分施密特觸發器而言，輸入高頻信號由高通濾波器提供，直流工作電壓由偏壓電路提供，因此其工作方式與全差分耦合沒有什么實質區別。本技術提供的電路可以用典型集成電路技術實施，也可以用分立元器件實施。所述差分施密特觸發器是具有遲滯特性的高速比較器。施密特觸發器的輸出有兩個穩定狀態一個是輸出高電平狀態；另一個是輸出低電平狀態。其狀態由輸入信號的電位維持，其觸發過程，即導致觸發器在兩個輸出狀態之間轉化的輸入方式也有兩種變化正向觸發(電位正向遞增上升沿)與負向觸發(負向遞減下降沿)。兩種觸發過程發生的輸入電位值(即觸發閾值電壓)是不同的，分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態發生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓；輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態發生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓。正向閾值電壓一般大于負向閾值電壓，正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為電壓遲滯。施密特觸發器對正向單位寬度脈沖、負向單位寬度脈沖與中位電平三種元素的響應也取決于其輸出的初始狀態。如果初始狀態是高電平狀態，當遇到正向單位寬度的脈沖時，輸出狀態就不變，即保持其原來的高電平狀態；當遇到負向單位寬度的脈沖時輸出就發生翻轉，變成低電平狀態。反之，如果初始狀態是低電平狀態，當遇到負向單位寬度的脈沖時，輸出就不變或保持其原來的低電平狀態，遇到正向單位寬度的脈沖時輸出就發生翻轉， 變成高電平狀態。在輸入處于中位電平時，施密特觸發器就一直保持其已有狀態。參見圖3，為本技術優選的實施例一，信號首先經過跨阻放大器后進入高通濾波電容C2，從該高通濾波器的輸出端直接輸入差分斯密特觸發器的一個輸入端，在斯密特觸發器的兩個輸入端之間連接有第一交流耦合電阻Rl與第二交流耦合電阻R2。斯密特觸發器的另一個輸入端與地線之間連接有穩壓電容Cl。在第一交流耦合電阻Rl與第二交流耦合電阻R2之間連接有直流偏壓電路。輸入的信號直接加載在斯密特觸發器的兩個輸入端之間，被所述斯密特觸發器的處理為差分信號。當施密特觸發器的輸入級為CMOS管時，本技術還提供如圖4所示的優選實施例二，由于施密特觸發器的輸入級為CMOS管，串聯的第一交流耦合電阻Rl與第二交流耦合電阻R2合并為第一電阻R跨接在斯密特觸發器的兩個輸入端之間，所述直流偏壓可以加在該電阻R的任意一端，即斯密特觸發器的任意一個輸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種將單端信號轉換為差分信號的電路，其特征在于，包括跨阻放大器、高通濾波器、交流耦合電阻、直流偏壓電路、穩壓電容和施密特觸發器；跨阻放大器連接高通濾波器；高通濾波器連接施密特觸發器一個輸入端；施密特觸發器的另一個輸入端與地線之間連接穩壓電容；交流耦合電阻設置在施密特觸發器的兩個輸入端之間；所述直流偏壓電路連接在施密特觸發器的兩個輸出之間，用于為施密特觸發器兩個輸入端提供直流工作電壓，使施密特觸發器兩個輸入端的直流工作電壓趨向相等。

【技術特征摘要】
1.一種將單端信號轉換為差分信號的電路，其特征在于，包括跨阻放大器、高通濾波器、交流耦合電阻、直流偏壓電路、穩壓電容和施密特觸發器；跨阻放大器連接高通濾波器；高通濾波器連接施密特觸發器一個輸入端；施密特觸發器的另一個輸入端與地線之間連接穩壓電容；交流耦合電阻設置在施密特觸發器的兩個輸入端之間；所述直流偏壓電路連接在施密特觸發器的兩個輸出之間，用于為施密特觸發器兩個輸入端提供直流工作電壓，使施密特觸發器兩個輸入端的直流工作電壓趨向相等。2.根據權利要求I所述的將單端信號轉換為差分信號的電路，其特征在于，所述施密特觸發器為差分施密特觸發器。3.根據權利要求I所述的將單端信號轉換為差分信號的電路，其特征在于，施密特觸發器的輸入級為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐延臻，
申請(專利權)人：佛山敏石芯片有限公司，
類型：實用新型
國別省市：