基于TLV3501的交流耦合單電源比較器的工作原理及電路設計

本文為您簡單介紹TLV3501比較器-交流耦合單電源比較器設計方案，希望對您設計單電源比較器起到指導作用。

有時，需要一個單電源比較器使用交流耦合來檢測正弦波或方波。由于兩個模塊間的接地電勢差，常常需要此單電源比較器。只要交流耦合涉及到單電源電路中，就需要考慮負電壓。比較器上過多的負電壓會導致比較器錯誤觸發，或者卡在不可預計的電平上。為了實現可靠工作點，需要合適的高導通濾波和直流偏移。這個設計將顯示如何將寬范圍輸入信號電平和頻率交流耦合進入一個高速比較器來生成一個穩健耐用且精確的時鐘信號。

交流耦合單電源比較器電路圖

設計匯總

此設計需求如下：

無輸入信號-》比較器輸出= 0V

啟動時間小于1ms

電源電壓：3.3V，+5%（3.135V至3.465V）

輸入信號源提供：

Vcc = 3.3V，+5%（3.135V至3.465V）

Vcc = 5V，+5%，（4.75V至5.25V）

輸入信號電平：

VIL = GND+400mV @ Isink = 2mA

VIH = Vcc-400mV @ Isource = 2mA

共模范圍：+100mV

傳輸延遲：5ns

占空比從輸入到輸出的變化10%

頻率要求–請見表1

具體操作原理如下：

“交流耦合單電源比較器”電路設計提供了一種可忽略模塊間接地差的方法，并且提供寬范圍的頻率和振幅進入一個高速比較器，從而獲得一個穩健耐用且精準的時鐘信號。請參考圖2。C1 和C2 提供輸入信號Vin 的交流耦合。R2 和R4 提供一個針對CMP-中電源的直流偏移。R1 和R5 提供CMP+一個大約電源電壓的一半小100mV的直流偏移。對于沒有輸入信號的情況，CMP-和CMP+ 之間的直流偏移差可確保Vout 為比較器輸出低電平（接近零伏）。每個輸入上的直流偏移用來抵消出現在這些輸入上的負電壓，這些負電壓的產生原因是Vin 的交流耦合。R3 將交流耦合輸入信號分壓，其幅度少于所使用的比較器的共模電壓的幅度。這些輸入分壓電阻與比較器輸入電容組合在一起形成了一個輸入低通濾波器，會衰減進入比較器的交流耦合信號。由于這個原因，實際應用中，需要將電阻的值保持在盡可能低的水平。輸入信號調節的高導通截止頻率可被視為一個C = C1||C2 并且R = 1.964k 的簡單C-R 高通（通過量程電阻器，R1，R2，R3，R4，R5 連接至CMP+ 和CMP - 的C1 和C2 的末端上可見的等效輸入電阻）。

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