CN220173226U - 高速稳定的差分转单端电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种高速稳定的差分转单端电路，差分输入端口采用一个电阻分压网络，可实现识别和承受较高的端口电压；第一级放大器的设计核心为实现低失调低增益的前级放大作用，低增益能带来快速的信号响应，从而满足处理高速信号的需求；射极跟随器为第二级比较器提供合适的输入电压；第二级比较器的核心是采用NPN对管，利用NPN对管高的响应频率和低的饱和电压使差分信号的快速放大到满摆幅，并且易利用比较器的偏置电流形成输出级对电容的恒流充放电，获得上升沿和下降沿偏差很小的延迟时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高速稳定的差分转单端电路。
背景技术
在目前各种信号处理系统中，常用的接口传输协议有RS-232，RS-422，RS-485等标准协议，而RS-485在传输距离达到几十米甚至上千米时被广泛采用，RS-485采用平衡发送和差分接收，可以有效地抑制共模干扰，即抗噪声干扰性好。RS-485传输示意图如下图1所示。
RS-485接收器的关键电路便是一个差分转单端电路，通用的差分转单端电路由如图2所示构成。
基本工作原理为：如差动输入大于一定值时，PNP1管导通，PNP2管关断，MN2管源极由PNP1管拉至高电平，MN1管源极由电流源I2拉至低电平；则MN1管导通，MN2管关断，MP1管和MP2管栅极被拉至低，则输出VO为高；反之亦然。
上述技术虽然能实现信号识别的基本功能，但是需要保证差动对管正常工作，则对输入电压范围要求较高；并且增益较低，无法完成快速信号的处理。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：对于上述传统技术的缺点，本实用新型主要解决：共模输入电平范围小，传输信号频率不高，信号波形不平衡。
本实用新型提出一种高速稳定的差分转单端电路，该电路差分输入VI+与VI-分别通过电阻R1、电阻R2和电阻R3、电阻R4分压输入连接到NPN1和NPN2的发射极；NPN1的基极和集电极接上拉电流源I1和MP1管的栅极，NPN2的基极和集电极接上拉电流源I2和MP2管的栅极；MP1管和MP2管的源极接上拉电流源I3；MP1管的漏极接MN2管的源极和下拉电流源I5，MP2管的漏极接MN1管的源极和下拉电流源I4；MN1和MN2管的栅极接合适的偏置电压BN1；MN1管的漏极通过电阻R5接到电源并接NPN3管的基极，MN2管的漏极通过电阻R6接到电源并接NPN4管的基极；NPN3管和NPN4管的集电极接电源，NPN3管的发射极接NPN5的集电极和基极并接NPN7管的基极，NPN4管的发射极接NPN6的集电极和基极并接NPN8管的基极；NPN5管的发射极接下拉电流源I6，NPN6管的发射极接下拉电流源I7；NPN7管和NPN8管的发射极接下拉电流源I8；NPN7管的集电极接MP3管的漏极和栅极以及MP6管的栅极，NPN8管的集电极接MP4管的漏极和栅极以及MP5管的栅极；MP3管、MP4管、MP5管和MP6管的源极都接电源；MP5管的漏极接MN3管的漏极和栅极以及MN4管的栅极，MN3管和MN4管的源极接地；MP6管的漏极和MN4管的漏极相接作为单端输出VO。
对本实用新型技术方案进一步优选，差分转单端电路中MP1、MP2、MN1和MN2构成第一放大器。第一级放大器的设计核心为实现低失调低增益的前级放大作用，低增益能带来快速的信号响应，从而满足处理高速信号的需求。
对本实用新型技术方案进一步优选，差分转单端电路中NPN3、NPN4、NPN5和NPN6构成射极跟随器。射极跟随器为第二级比较器提供合适的输入电压。
对本实用新型技术方案进一步优选，差分转单端电路中MP3、MP4、NPN7和NPN8构成第二级比较器。第二级比较器的核心是采用NPN对管，利用NPN对管高的响应频率和低的饱和电压使差分信号的快速放大到满摆幅；并且易利用比较器的偏置电流形成输出级对电容的恒流充放电，获得上升沿和下降沿偏差很小的延迟时间。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：
本实用新型高速稳定的差分转单端电路与与通用差分转单端电路结构相比，本实用新型可实现识别和承受较高的端口电压；实现快速的信号响应，从而满足处理高速信号的需求；实现信号上升下降时间接近，信号传输波形平衡。
附图说明
图1是RS-485传输示意图；
图2是通用差分转单端电路图；
图3是本实用新型高速稳定的差分转单端电路图。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1-附图3和具体实施方式做进一步的描述。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图3所示，本实施例提出的一种高速稳定的差分转单端电路，该电路差分输入VI+与VI-分别通过电阻R1、电阻R2和电阻R3、电阻R4分压输入连接到NPN1和NPN2的发射极；NPN1的基极和集电极接上拉电流源I1和MP1管的栅极，NPN2的基极和集电极接上拉电流源I2和MP2管的栅极；MP1管和MP2管的源极接上拉电流源I3；MP1管的漏极接MN2管的源极和下拉电流源I5，MP2管的漏极接MN1管的源极和下拉电流源I4；MN1和MN2管的栅极接合适的偏置电压BN1，偏置电压BN1保证支路正常工作。
MN1管的漏极通过电阻R5接到电源并接NPN3管的基极，MN2管的漏极通过电阻R6接到电源并接NPN4管的基极；NPN3管和NPN4管的集电极接电源，NPN3管的发射极接NPN5的集电极和基极并接NPN7管的基极，NPN4管的发射极接NPN6的集电极和基极并接NPN8管的基极；NPN5管的发射极接下拉电流源I6，NPN6管的发射极接下拉电流源I7；NPN7管和NPN8管的发射极接下拉电流源I8；NPN7管的集电极接MP3管的漏极和栅极以及MP6管的栅极，NPN8管的集电极接MP4管的漏极和栅极以及MP5管的栅极；MP3管、MP4管、MP5管和MP6管的源极都接电源；MP5管的漏极接MN3管的漏极和栅极以及MN4管的栅极，MN3管和MN4管的源极接地；MP6管的漏极和MN4管的漏极相接作为单端输出VO。
使用本实施例的高速稳定差分转单端电路，差分输入端口采用一个电阻分压网络，可实现识别和承受较高的端口电压；第一级放大极的设计核心为实现低失调低增益的前级放大作用，低增益能带来快速的信号响应，从而满足处理高速信号的需求；射极跟随器为第二级比较器提供合适的输入电压；第二级比较器的核心是采用NPN对管，利用NPN对管高的响应频率和低的饱和电压使差分信号的快速放大到满摆幅。并且易利用比较器的偏置电流形成输出级对电容的恒流充放电，获得上升沿和下降沿偏差很小的延迟时间。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (4)
1.一种高速稳定的差分转单端电路，其特征在于，该电路差分输入VI+与VI-分别通过电阻R1、电阻R2和电阻R3、电阻R4分压输入连接到NPN1和NPN2的发射极；NPN1的基极和集电极接上拉电流源I1和MP1管的栅极，NPN2的基极和集电极接上拉电流源I2和MP2管的栅极；MP1管和MP2管的源极接上拉电流源I3；MP1管的漏极接MN2管的源极和下拉电流源I5，MP2管的漏极接MN1管的源极和下拉电流源I4；MN1和MN2管的栅极接合适的偏置电压BN1；MN1管的漏极通过电阻R5接到电源并接NPN3管的基极，MN2管的漏极通过电阻R6接到电源并接NPN4管的基极；NPN3管和NPN4管的集电极接电源，NPN3管的发射极接NPN5的集电极和基极并接NPN7管的基极，NPN4管的发射极接NPN6的集电极和基极并接NPN8管的基极；NPN5管的发射极接下拉电流源I6，NPN6管的发射极接下拉电流源I7；NPN7管和NPN8管的发射极接下拉电流源I8；NPN7管的集电极接MP3管的漏极和栅极以及MP6管的栅极，NPN8管的集电极接MP4管的漏极和栅极以及MP5管的栅极；MP3管、MP4管、MP5管和MP6管的源极都接电源；MP5管的漏极接MN3管的漏极和栅极以及MN4管的栅极，MN3管和MN4管的源极接地；MP6管的漏极和MN4管的漏极相接作为单端输出VO。
2.根据权利要求1所述的高速稳定的差分转单端电路，其特征在于，所述差分转单端电路中MP1、MP2、MN1和MN2构成第一放大器。
3.根据权利要求1所述的高速稳定的差分转单端电路，其特征在于，所述差分转单端电路中NPN3、NPN4、NPN5和NPN6构成射极跟随器。
4.根据权利要求1所述的高速稳定的差分转单端电路，其特征在于，所述差分转单端电路中MP3、MP4、NPN7和NPN8构成第二级比较器。
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