比較器的原理及應(yīng)用

　　由于運(yùn)算放大器一般都是雙路/四路的配置，用戶可以考慮將多出來的放大器做為比較器來用。如前所述，此時(shí)有不少地方需注意。首先，時(shí)間選擇很關(guān)鍵。當(dāng)把運(yùn)算放大器用作比較器時(shí)，其本身的增益帶寬乘積、群延遲和壓擺率等參數(shù)很可能會(huì)因內(nèi)部頻率補(bǔ)償和飽和效應(yīng)而誤產(chǎn)生變化。對(duì)于優(yōu)化的單器件來說，這種應(yīng)用不失為一種經(jīng)濟(jì)增值方案?？墒?，對(duì)于比較復(fù)雜和可能阻礙性能發(fā)揮的四路器件來說，這種方案不但所占的空間較多，而且需要花費(fèi)更多時(shí)間測(cè)試和調(diào)試以確

　　保運(yùn)算放大器的特性能夠配合。運(yùn)放用作比較器時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

　　·細(xì)閱數(shù)據(jù)表上敘述的運(yùn)放拓?fù)浜吞崾拘畔ⅰ?/p>

　　·注意源阻抗、共模輸入范圍和差分輸入范圍。

　　·放大器在過驅(qū)時(shí)的開關(guān)速度并計(jì)劃為這參數(shù)進(jìn)行大型擴(kuò)展。

　　·注意溫度變化帶來的影響。

　　·通過檢查負(fù)載阻抗、電源水平和電路的穩(wěn)定性來確保輸出已正確地連接到下一級(jí)。

　　·小心處理電路的設(shè)計(jì)和布局，例如即使只有很微量的輸出通過分布電容和/或高輸入阻抗被正反饋引入到輸入端，都有可能引起振蕩。

現(xiàn)代高速比較器

　　現(xiàn)今業(yè)界常用的比較器大多數(shù)是經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的，可為系統(tǒng)帶來增值效益。最普遍的比較器應(yīng)用類別是電平平移。現(xiàn)今，TTL和CMOS邏輯電平均已被廣泛采用。對(duì)于高速應(yīng)用而言，還可采用ECL（發(fā)射極耦合邏輯）、RSPECL（擺幅削減正發(fā)射極耦合邏輯）或LVDS（低壓差分信號(hào)）。當(dāng)需要從電纜和線路連接IC和FPGA，或在背板內(nèi)的信號(hào)速度處于由每秒數(shù)百兆位至數(shù)千兆位的高速范圍時(shí)，上述方案便會(huì)成為首選。LMH7220和 LMH7322便是可用作為高速/超高速電平比較變換的高速比較器件。

　　圖2表示出一個(gè)LMH7322雙高速比較器，并且以ECL變換到RSPECL的轉(zhuǎn)換器方式實(shí)現(xiàn)。ECL高速邏輯已經(jīng)沿用了很多年，尤其是供軍事或測(cè)量用以及工業(yè)用的高檔設(shè)置，而且它們屬于負(fù)電壓電平參考信號(hào)（-5.2V接地），難以連接到其它分離電源或單電源系統(tǒng)。幸而，LMH7322不單可有效解決上述的問題，與此同時(shí)比較起一般的邏輯電平移位器，它可提供給設(shè)計(jì)人員更大的自由度。該比較器在輸入和輸出電路上擁有不同的電源引腳，而其電源可以是由2.7V至12V的單一電源，又或是由±6V至±1.35V的分離電源。器件在輸入時(shí)的共模范圍可超出最低的電源電平200mV，從而令能在如此低的輸入信號(hào)電平下感測(cè)到細(xì)微的信號(hào)。在高邊上，共模范圍受到1.5V的VCCI的限制，但需配合2.7V的VCCI和VCCO，還是有可能在輸出上提供PECL邏輯電平。

　　圖2 ECL 到 RSPECL 的電平變換

　　假如典型的上升和下降時(shí)間為160ps，而典型的傳播延遲則為700ps，那便可促使該比較器為高速至每秒數(shù)千兆位的信號(hào)進(jìn)行緩沖和電平平移，從而使電路適合應(yīng)用在高速數(shù)據(jù)、時(shí)移、緩沖，或是來自電纜或背板的信號(hào)恢復(fù)。一個(gè)可調(diào)節(jié)的滯后可通過HYST引腳來施行，這做法對(duì)于失真信號(hào)或DC耦合線路或移動(dòng)緩慢的信號(hào)來說最為受用，因?yàn)檫@可避免出現(xiàn)不必要的開關(guān)和觸發(fā)。圖2中的應(yīng)用電路表示出輸入VCCI信號(hào)是處于系統(tǒng)接地電平，而VCCO電平和VEE電平則分別處于+5V和-5.2V（這便是ECL驅(qū)動(dòng)器負(fù)電源電平）。此外，輸出電壓將可符合RSPECL的規(guī)格。同一個(gè)器件可以用來介接到其他的邏輯電平，只需稍為調(diào)節(jié)VCCI和VCCO及VEE電壓電平便可。加入例如是50W的適當(dāng)線路端接是有可能的，圖3所示為一基本端接例子。

　　圖3中的差分輸出以一個(gè)跟隨著電源電流的發(fā)射極來實(shí)現(xiàn)，并且確保兩個(gè)輸出引腳之間的擺幅差別有400mV。假如這里采用有源端接，那電壓便會(huì)低于VCCO電平2V，否則每當(dāng)端接到芯片的最負(fù)電源時(shí)，便需計(jì)算出正確的負(fù)載電阻。

　　圖3 LMH7322的輸出線路端接例子

　　此外，上升/下降時(shí)間或帶有消散的傳播延遲等參數(shù)均需要慎重考慮，而且它們不是全部都被規(guī)定。消散可以因共模、過驅(qū)和壓擺率的變化而引致，從而影響傳播延遲、工作周期和抖動(dòng)。以LMH7322為例，過驅(qū)消散或比較20mV至1V過驅(qū)的變化為75ps，在這情況下會(huì)大概增加本身的傳播延遲約10%。