處理大范圍信號變化的廉價包絡(luò)線跟蹤器
當信號的占空比或振幅發(fā)生變化,或當它的平均電平不可預(yù)測地在某個特定直流電范圍內(nèi)變化時,把頻帶有限的 NRZ（非歸零）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到一種適合于微處理器和其它數(shù)字系統(tǒng)的數(shù)字格式,會產(chǎn)生一些問題。利用交流電耦合把信號傳輸?shù)侥硞�固定的基準比較器,會產(chǎn)生糟糕的結(jié)果,這是因為占空比的變化導(dǎo)致平均信號電平的變化,后者導(dǎo)致輸出信號時序的抖動或失真。
包絡(luò)線跟蹤器以二極管和 RC 網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),在輸入信號的偏移之間產(chǎn)生電壓（參考文獻 1）。比較器利用中點電壓作為基準來產(chǎn)生數(shù)字輸出信號,它如實地復(fù)制了原始信號的時序信息�；诙䴓O管的電路雖然對較大信號非常有效,但對那些與二極管正向電壓降相比較小的輸入,或者當輸入的平均電平朝電路的兩個電源電壓軌中的任何一個漂移時,這種電路會引入誤差甚至完全失效。
圖1 中的單電源電路不需要二極管,就能重建一個頻帶有限的 NRZ 數(shù)據(jù)流,它的占空比變化范圍是從低于 5% 到超過 95%,振幅變化范圍是從低于100mV到電源電壓5V 等等。而且,該電路容忍在兩個電源線之間變化的平均信號電平。該電路包含三路模擬開關(guān)IC1、雙比較器IC2以及幾個無源元件。
該電路對輸入信號的高電平和低電平 VU和 VL采樣,并在電容器C3和 C4上產(chǎn)生相應(yīng)的直流電平 VUC和 VLC,由此起到自時鐘包絡(luò)線跟蹤器功能。C3和C4之間的兩個等值電阻器R4和 R5產(chǎn)生第三個電壓 VMID,它等于輸入信號的中級電壓 VM。電容器 C2平滑并過濾 VMID,后者充當輸出比較器 IC2B的基準電位。R2、R3和 C1提供時間上的滯后作用,從而即使對較小的輸入也能確保 VOUT的干凈開關(guān)。
為了了解電路的工作,假設(shè) C4、C2和 C3都放電,即 VLC、VMID和 VUC都為 0V。由于輸入信號 VIN大于 VMID以及在 IC2A的反相輸入端的電位,因此兩個比較器的輸出都變高,并導(dǎo)致三個模擬開關(guān)處于圖 1 中的位置�，F(xiàn)在,假設(shè) VIN處于正峰值振幅 VU。電容器 C3現(xiàn)在通過 R1和三個開關(guān)的接通電阻充電。只要 C3不是太大,VUC就會迅速達到約等于 VU的值。
當 VIN降至低于 VUC時,比較器 IC2A的輸出變低,迫使模擬開關(guān) IC1C改變狀態(tài),并把 C3從 VIN斷開。忽略比較器輸入偏置電流并假設(shè)開關(guān)泄漏電流可忽略不計,則 C3現(xiàn)在只通過 R4放電。如果 R4足夠大,則較慢的放電速率允許 VUC仍然約等于 VU。
在 C3的充電間隔期間,C2也通過 R4充電。根據(jù) C2和 R4的值以及輸入信號的正向脈沖的持續(xù)時間,電壓 VMID也許會超過輸入信號的低電平 VL。如果 VMID超過 VL,則比較器 IC2B在 VIN接近 VL時切斷,并且在 VOUT產(chǎn)生的低電
