CN102082504A - 无源向下钳位电路 - Google Patents

Abstract

本发明的无源向下钳位电路属于电子学技术领域，该电路用于向下钳位CCD等容性负载的驱动时钟信号，该电路包括第一电容(1)、电阻(2)、二极管(3)和第二电容(4)，输入驱动时钟信号A与第一电容(1)的一端相连接；钳位后的输出驱动时钟信号B与第一电容(1)的另一端相连接，该端同时与二极管(3)的阳极相连接；二极管(3)的阴极通过第二电容(4)接地；电阻(2)与二极管(3)并联连接。本发明的有益效果是：结构简单、可靠性高；简单地更换不同容值的电容就可以调整钳位电压，方便CCD等容性负载的性能调试。

Description

无源向下钳位电路

技术领域

本发明属于电子学领域，涉及一种用于向下钳位容性负载驱动时钟信号的无源钳位电路。

背景技术

在CCD等容性负载的驱动电路中，经常需要使用钳位电路将驱动时钟信号钳位到指定的电压。目前，广泛使用的钳位电路均为有源钳位电路，需要提供一种或两种参考电源，电路结构复杂，而且不同钳位电压的驱动时钟信号需要的参考电源也不一样，导致整个驱动电路需要很多种参考电源，电路规模很大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的需要提供参考电源、电路规模大的问题，本发明提出了一种用于向下钳位CCD等容性负载驱动时钟信号的无源钳位电路。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

无源向下钳位电路，用于向下钳位CCD等容性负载的驱动时钟信号，该电路包括第一电容、电阻、二极管和第二电容，输入驱动时钟信号与第一电容的一端相连接；钳位后的输出驱动时钟信号与第一电容的另一端相连接，该端同时与二极管的阳极相连接；二极管的阴极通过第二电容接地；电阻与二极管并联连接。

本发明的有益效果是：用四个基本电子元件实现了CCD等容性负载驱动时钟信号的向下钳位，结构简单、可靠性高；简单地更换不同容值的电容就可以调整钳位电压，方便CCD等容性负载的性能调试。

附图说明

图1是本发明无源向下钳位电路的结构示意图。

图2是本发明无源向下钳位电路的原理图。

图3是本发明无源向下钳位电路上电后输入输出驱动时钟信号的波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的无源向下钳位电路包括第一电容1、电阻2、二极管3和第二电容4，输入驱动时钟信号A与第一电容1的一端相连接；钳位后的输出驱动时钟信号B与第一电容1的另一端相连接，该端同时与二极管3的阳极相连接；二极管3的阴极通过第二电容4接地；电阻2与二极管3并联连接。

本发明的工作原理如下：

第一电容1的两端电压即为钳位电压。上电前各电容中的电荷均为零，钳位电压为零。

上电后，当输入驱动时钟信号A的高电平V_PP到来后，二极管3正向导通，第一电容1和第二电容4通过二极管3快速充电，第一电容1的两端电压V_C1即钳位电压逐渐增加。当高电平结束时，在第一电容1上形成钳位电压V_CLAMP，1，此时输出驱动时钟信号B为V_PP-V_CLAMP，1。

当输入驱动时钟信号A变为低电平时，第一电容1的一端相当于接地，另一端的电压为负的钳位电压-V_CLAMP，1，即二极管3的阳极为负电压；二极管3的阴极与第二电容4相连接，为正电压，所以二极管3反向截止；第一电容1和第二电容4通过阻值非常大的电阻2缓慢地放电，放电时间常数是时钟信号低电平持续时间的5倍以上，所以第一电容1两端的钳位电压基本不变，此时输出驱动时钟信号B为负的钳位电压-V_CLAMP，1。

当输入驱动时钟信号A再次变为高电平V_PP时，二极管3再次正向导通，第一电容1和第二电容4再次通过二极管3快速充电，钳位电压继续增加。当高电平结束时，在第一电容1上形成钳位电压V_CLAMP，2，此时输出驱动时钟信号B为V_PP-V_CLAMP，2。

当输入驱动时钟信号A再次变为低电平时，第一电容1两端的钳位电压仍然基本不变，此时输出驱动时钟信号B为负的钳位电压-V_CLAMP，1。

如此几个时钟周期后，对第一电容1和第二电容4的充电将结束，此时除去二极管3的导通压降V_F，电压V_PP-V_F将在第一电容1和第二电容4之间按容值反比进行分配，从而在第一电容1上形成稳定的钳位电压V_CLAMP。而此后输出驱动时钟信号B始终是输入驱动时钟信号A向下钳位了V_CLAMP。

上电后的输入输出驱动时钟信号如图3所示。

形成稳定钳位电压需要的周期数由输入驱动时钟信号A的高电平V_PP、第一电容1的容值、第二电容4的容值和二极管3的正向导通电流决定。

断电后，第一电容1和第二电容4通过电阻2缓慢地放电，最终整个电路没有电荷存储。

实施例：

如图2所示，第一电容1和第二电容4采用精度1％以上的电容，容值要比负载电容值高两个数量级以上。钳位电路的钳位电压V_CLAMP，即第一电容1两端的电压V_C1，与第一电容1的容值C₁、第二电容4的容值C₂和输入时钟信号的高电平电压V_PP、二极管3的导通V_F压降的关系为：

$\frac{C_1}{C_2}=\frac{(V_{\mathrm{PP}}-V_F)}{V_{\mathrm{CLAMP}}}-1$

可以实现的钳位电压范围为0～(V_PP-V_F)。

电阻2为电容放电提供通路，精度没有要求，其阻值R₁要保证放电时间常数τ是驱动时钟信号低电平持续时间T_L的5倍以上：

$\mathrm{\τ}=R_1\frac{C_1{C}_2}{C_1+C_2}>{5T}_L$

二极管3采用国产高速开关二极管2CK81E，导通压降V_F≤1V。

除了上述的情况以外，本发明的实施可采用的器件参数取值应视具体应用情况而定。

Claims (2)

1.无源向下钳位电路，用于向下钳位CCD等容性负载的驱动时钟信号，其特征在于，该电路包括第一电容(1)、电阻(2)、二极管(3)和第二电容(4)，输入驱动时钟信号A与第一电容(1)的一端相连接；钳位后的输出驱动时钟信号B与第一电容(1)的另一端相连接，该端同时与二极管(3)的阳极相连接；二极管(3)的阴极通过第二电容(4)接地；电阻(2)与二极管(3)并联连接。

2.如权利要求1所述的无源向下钳位电路，其特征在于，所述第一电容(1)和第二电容(4)均为精度大于1％的电容，其容值比负载电容值高两个以上数量级；所述二极管(3)是型号为2CK81E的高速开关二极管。

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