DE10157006A1

DE10157006A1 - Hochgeschwindigkeitssignalfenstererfassung

Info

Publication number: DE10157006A1
Application number: DE10157006A
Authority: DE
Inventors: Stefano G Therisod
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2002-08-01
Also published as: GB2371430A; GB2371430B; US6556050B2; GB0125650D0; JP2002246856A; US20020070767A1

Abstract

Eine Fensterdetektorschaltung für Hochfrequenzanwendungen umfaßt einen Differenzverstärker, der zwei Eingänge umfaßt, die ein Differenzspannungssignal empfangen. Ein Vorspannungsnetzwerk mit einem Ausgleichsknoten ist zwischen die beiden Eingänge geschaltet. Ein Ausgangstransistor, der durch den Ausgleichknoten elektrisch vorgespannt ist, ist zwischen die Leistung und die Masse geschaltet. DOLLAR A Wenn das Differenzspannungssignal bei dem Betrieb unter einem Spannungsschwellenwert liegt, ist der Differenzverstärker ausgeschaltet und Strom fließt durch den Ausgangstransistor. Wenn das Differenzspannungssignal bei dem Spannungsschwellenwert liegt oder denselben überschreitet, schaltet sich der Differenzverstärker ein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Feld der Signalerfas sung, insbesondere auf Signalerfassungsschaltungen, die zwischen Signal und Rauschen differenzieren.

Fensterdetektoren werden bei Anwendungen verwendet, bei de nen bestimmt werden muß, ob ein Signal in einen bestimmten Bereich fällt. Beim Stand der Technik sind dieselben unter Verwendung von zwei Schwellenwertkomparatoren und zwei Re ferenzsignalen implementiert. Obwohl die Leistungsfähigkeit geräteabhängig ist, kann diese Schaltungstopologie nur für Signale mit einer Frequenz von weniger als 100 MHz verwen det werden. Die Leistungsfähigkeit der Schaltung ist durch die Frequenz der Komparatoren begrenzt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fen sterdetektorschaltung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Fensterdetektorschaltung ge mäß Anspruch 1 gelöst.

Eine Fensterdetektorschaltung für Hochfrequenzanwendungen umfaßt einen Differenzverstärker, der zwei Eingänge auf weist, die ein Differenzspannungssignal empfangen. Ein Vor spannungsnetzwerk weist einen Ausgleichsknoten auf, der zwischen die beiden Eingängen geschaltet ist. Ein Ausgangs transistor, der durch den Ausgleichsknoten elektrisch vor gespannt ist, ist zwischen die Leistung und die Masse ge schaltet.

Wenn das Differenzspannungssignal beim Betrieb unterhalb eines Spannungsschwellenwerts liegt, wird der Differenzver stärker ausgeschaltet und Strom fließt durch den Ausgangs transistor. Wenn das Differenzspannungssignal bei dem Schwellenwert liegt oder denselben überschreitet, schaltet sich der Differenzverstärker ein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm einer Fensterdetektor schaltung 10 der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild, das dem in Fig. 1 gezeigten Funktionsblockdiagramm entspricht.

Fig. 3 eine Schaltungssimulation, die dem in Fig. 2 ge zeigten Ausführungsbeispiel entspricht.

Fig. 1 stellt ein Funktionsblockdiagramm einer Fensterde tektorschaltung 10 der vorliegenden Erfindung dar. Ein Dif ferenzverstärker 12 mit einem positiven und einem negativen Eingang ist zwischen einen Differenzwiderstand 13 und der Masse geschaltet. Der Differenzwiderstand 13 ist ferner mit der Leistung verbunden. Jeder Eingang empfängt ein Diffe renzspannungssignal. Ein resistives Vorspannungsnetzwerk 14 ist zwischen den positiven und den negativen Eingang ge schaltet. Ein Ausgangstransistor 16 ist zwischen einen Aus gangswiderstand 18 und die Masse geschaltet und ist durch das resistive Vorspannungsnetzwerk 14 elektrisch vorge spannt. Der Ausgangswiderstand 18 ist außerdem mit der Lei stung verbunden.

Wenn das Differenzspannungssignal bei dem Betrieb unter ei nem Spannungsschwellenwert liegt, wird der Differenzver stärker abgeschaltet und Strom fließt durch den Ausgangs transistor. Wenn das Differenzspannungssignal bei dem Span nungsschwellenwert liegt oder diesen überschreitet, schal tet sich der Differenzverstärker ein. Die maximale Be triebsfrequenz hängt nur von der Grenzfrequenz der ausge wählten Transistoren ab.

Fig. 2 stellt ein Schaltbild dar, das dem in Fig. 1 gezeig ten Funktionsblockdiagramm entspricht. Der Differenzver stärker 12 umfaßt einen ersten und einen zweiten Bipolar transistor Q1, Q2. Der erste Bipolartransistor Q1 empfängt das positive Eingangssignal, während der zweite Bipolar transistor Q2 das negative Eingangssignal empfängt. Der Emitter des ersten Bipolartransistors Q1 ist mit einem er sten Gegenkopplungswiderstand R1 verbunden, während der Emitter des zweiten Bipolartransistors Q2 mit einem zweiten Gegenkopplungswiderstand (Degenerationswiderstand) R2 ver bunden ist. Eine Stromquelle I1 ist zwischen die Masse und den ersten und den zweiten Gegenkopplungswiderstand R1, R2 geschaltet. Das resistive Vorspannungsnetzwerk 14 ist ein Spannungsteiler. Falls die Werte der Vorspannungswiderstän de R3, R4 gleich sind, und die Werte des ersten und des zweiten Gegenkopplungswiderstands R1, R2 gleich sind, ist das erfaßte Fenster symmetrisch. Das Vorspannungsnetzwerk 14 kann eine optionale Stromkompensationsschaltung (nicht gezeigt) umfassen, die mit dem Vorspannungspunkt verbunden ist, zum Kompensieren des Basisstroms in den Ausgangstran sistor Q3.

Da die Gegenkopplungswiderstände R1, R2 mit dem ersten und dem zweiten Bipolartransistor Q1, Q2 verbunden sind, ist die Spannungsdifferenz, die über deren jeweilige Basen an gelegt wird, klein. Der Differenzverstärker 12 ist im we sentlichen ausgeschaltet. Der Strom fließt durch den Aus gangstransistor 16 und den Ausgangswiderstand 18. Das Aus gangssignal des Fensterdetektors ist niedrig. Wenn das Dif ferenzeingangssignal groß genug ist, um entweder den ersten oder den zweiten Bipolartransistor einzuschalten, wird der Strom von dem Ausgangswiderstand 18 zu dem Differenzwider stand 13 umgeleitet. Das Ausgangssignal des Fensterdetek tors ist dann hoch. Der Niederspannungspegel hängt von vie len Parametern ab, z. B. Prozeß, Gerätegröße und -verhältnis, Wert der Gegenkopplungswiderstände und dem Strom, der durch die Stromquelle geliefert wird. Fig. 3 stellt eine Schaltungssimulation dar, die dem in Fig. 2 ge zeigten Ausführungsbeispiel entspricht.

Das in Fig. 2 offenbarte Schaltbild ist ein darstellendes Beispiel der vorliegenden Erfindung. Obwohl das Ausfüh rungsbeispiel Bipolartransistoren verwendet, ist es für ei nen Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, daß das er findungsgemäße Konzept auch auf Feldeffekttransistoren an gewendet werden könnte.

Claims

1. Fensterdetektorschaltung, die folgende Merkmale um faßt:
einen Differenzverstärker (12) mit einem positiven und einem negativen Eingang, wobei jeder Eingang ein Dif ferenzspannungssignal empfängt, wobei der Differenz verstärker (12) zwischen Leistung und Masse geschaltet ist;
ein Vorspannungsnetzwerk (14), das zwischen den posi tiven und den negativen Eingang geschaltet ist und ei nen Vorspannungspunkt aufweist; und
einen Ausgangstransistor (16), der durch den Vorspan nungspunkt elektrisch vorgespannt ist und zwischen die Leistung und die Masse geschaltet ist.

2. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 1, bei der der Differenzverstärker ferner folgende Merkmale umfaßt:
einen ersten Transistor (Q2), der mit dem positiven Eingang verbunden ist, mit einem Ausgang;
einen zweiten Transistor (Q1), der mit dem negativen Eingang verbunden ist, mit einem Ausgang;
eine Stromquelle (I1), die zwischen die Masse und die Ausgänge des ersten und des zweiten Transistors ge schaltet ist.

3. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 2, bei der der Differenzverstärker (12) ferner folgende Merkmale um faßt:
einen ersten Widerstand (R2), der zwischen dem ersten Transistorausgang und der Stromquelle (I1) angeordnet ist; und
einen zweiten Widerstand (R1), der zwischen dem zwei ten Transistorausgang und der Stromquelle (I1) ange ordnet ist.

4. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 3, bei der der erste und der zweite Widerstand (R2, R1) vergleichbare Werte aufweisen.

5. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der das Vorspannungsnetzwerk (14) ferner folgende Merkmale umfaßt:
einen ersten Vorspannungswiderstand (R3), der elek trisch zwischen den positiven Eingang und den Vorspan nungspunkt geschaltet ist; und
einen zweiten Vorspannungswiderstand (R4), der elek trisch zwischen den Vorspannungspunkt und den negati ven Eingang geschaltet ist.

6. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 5, bei der der erste und der zweite Vorspannungswiderstand (R3, R4) vergleichbare Werte aufweisen.

7. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 5, bei der das Vorspannungsnetzwerk (14) ferner eine Stromkompensati onsschaltung mit einem Ausgang umfaßt, der mit dem Vorspannungspunkt verbunden ist.

8. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das Vorspannungsnetzwerk (14) ferner folgende Merkmale umfaßt:
einen ersten Vorspannungswiderstand (R3), der elek trisch zwischen den positiven Eingang und den Vorspan nungspunkt geschaltet ist; und
einen zweiten Vorspannungswiderstand (R4), der elek trisch zwischen den Vorspannungspunkt und den negati ven Eingang geschaltet ist.

9. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 8, bei der der erste und der zweite Vorspannungswiderstand (R3, R4) vergleichbare Werte aufweisen.

10. Fensterdetektorschaltung gemäß Anspruch 8, bei der das Vorspannungsnetzwerk (14) ferner eine Stromkompensati onsschaltung mit einem Ausgang aufweist, der mit dem Vorspannungspunkt verbunden ist.