CN101834585A - 根据差分信号产生触发 - Google Patents

Abstract

当差分输入信号越过差分阈值电压电平时，触发电路产生触发信号。差分输入信号的第一边被施加到第一负载端接电阻器的第一端子。差分信号的第二边被施加到第二负载端接电阻器的第一端子。差分阈值电压电平的第一边被施加到第一负载端接电阻器的第二端子。差分阈值电压电平的第二边被施加到第二负载端接电阻器的第二端子。当第一电阻器的第一端子处的电压电平超过第二电阻器的第一端子处的电压电平时，比较器产生触发信号。

Description

根据差分信号产生触发

技术领域

本发明涉及用于测试及测量仪器的触发，并且尤其涉及用于差分信号的触发。

背景技术

示波器，比如可从俄勒冈州Beaverton(比佛顿)的Tektronix(特克特朗尼克)股份有限公司获得的DPO/DSA70000系列示波器，使用触发电路来提供用于显示的稳定波形，快速捕获异常行为等。触发电路的一种类型是“边沿触发”，该“边沿触发”当输入信号在用户指定的方向越过用户指定的阈值电压电平时触发示波器。典型地，用比较器来实现边沿触发。例如，如图1所示，当输入信号超过阈值电压电平时，比较器110产生触发信号。

然而，输入信号可以不是如图1所示的单端，相反却可以是差分的。差分信号被表示为两个互补(complemantary)的单端信号之间的差，每一个单端信号被称为差分信号的一个“边”。常规的边沿触发电路不能在差分输入信号上触发，因为它仅仅具有一个用于接收输入信号的端子(terminal)，而非两个。

这个问题的一个解决方案是仅把差分输入信号的一个边施加到比较器110，其基本原理是，这一个边是具有信号幅度一半的差分输入信号的单端形式(version)。然而，当差分输入信号没有被完美地平衡时，这可能导致不精确的触发。例如，假定差分输入信号的两个边包括“共模”噪声，亦即，噪声相等地存在于两个边且因此不会出现在差分信号内，因为该噪声被减掉了。如果仅仅一边被施加到比较器110且比较器110响应于该共模噪声而产生触发信号，那么该触发信号是不精确的，因为它反映了差分输入信号内不存在的特性。

另一解决方案是首先把差分输入信号转换成单端信号，并且随后把该单端信号施加到比较器110。这个方法避免了以上所描述的不精确的触发，然而，它仅仅对相对低频率的输入信号有效，因为所有已知的把差分信号转换成单端信号的方法或者限制带宽或者需要定制的ASIC。例如，一种这样的转换方法使用运算放大器(op amp)，然而，仅仅相对低带宽的运算放大器比如可从马萨诸塞州Norwood(诺伍德)的Analog Devices(模拟装置)股份有限公司获得的AD8000是可用的，该运算放大器具有1.5GHz的-3dB的带宽，比例如可从加利福尼亚州Westlake Village(韦斯特莱克村)的InPhi公司获得的具有25GHz的工作带宽的比较器25706CP的带宽低得多。进一步，运算放大器把噪声注入到输入信号上，导致触发抖动。

又一解决方案是使用两个比较器以分别地把差分输入信号的每一个边与阈值电压电平作比较，并且然后将两个比较器的输出信号合并以形成触发信号。这种方法避免了差分到单端的转换，然而，当差分输入信号未被完美地平衡或当阈值电压电平被设置在除信号的中点以外的点时，两个输出信号可能在不同的时间变换(transition)，并且因此所合并的触发信号可能具有分段的变换，其对触发测试和测量仪器而言是不适当的。

所期望的是一种工作在高带宽并具有低抖动的能够根据差分信号来产生触发信号的触发电路。

发明内容

据此，本发明提供用于根据差分输入信号产生触发信号的触发电路。差分输入信号的第一边被施加到第一负载端接电阻器的第一端子。差分信号的第二边被施加到第二负载端接电阻器的第一端子。差分阈值电压电平的第一边被施加到第一负载端接电阻器的第二端子。差分阈值电压电平的第二边被施加到第二负载端接电阻器的第二端子。当在第一电阻器的第一端子处的电压电平超过在第二电阻器的第一端子处的电压电平时，比较器产生触发信号。

在结合所附的权利要求和附图阅读时，根据以下详细的描述，本发明的目标、优点以及其它的新特征是很明显的。

附图说明

图1描述了常规触发电路的简化的示意图。

图2描述了根据本发明的触发电路的简化的示意图。

具体实施方式

现在参考图2，源-端接的(source-terminated)差分信号源201通过传输线209和210传输差分输入信号Vsdiff(其由名义上互补的单端信号Vsp和Vsm组成)到根据本发明的触发电路200。传输线209和210表示具有50欧姆特性阻抗的互连，诸如同轴电缆或电路板上的迹线。触发电路200接收来自电压源203和204的差分阈值电压电平Vth(其由互补单端信号Vtp和Vtm组成)。

差分信号源201包括互补电压源215和216。电压源215的输出通过50欧姆的源端接电阻器205，被耦合到差分信号源201的第一输出端子217。相似地，电压源216的输出通过50欧姆源端接电阻器206，被耦合到差分信号源201的第二输出端子218。

触发电路200的第一输入端子212被耦合到可选的电阻衰减器219的第一端子。电阻衰减器219的第二端子被耦合到比较器211的同相(non-inverting)输入，以及耦合到50欧姆负载端接电阻器207的第一端子。电阻器207的第二端子被耦合到电压源203的输出。相似地，触发电路200的第二输入端子213被耦合到可选的电阻衰减器220的第一端子。电阻衰减器220的第二端子被耦合到比较器211的反相输入以及耦合到50欧姆负载端接电阻器208的第一端子。电阻器208的第二端子被耦合到电压源204的输出。比较器211的输出被耦合到触发电路200的输出214。

如图2中所示意的触发电路200的工作描述如下：

比较器211检测在它的同相输入端子处的电压电平Vip和在它的反相输入端子处的电压电平Vim之间的差Vidiff：

等式1：Vidiff＝Vip-Vim

Vip可以被计算为通过由电阻器205和207所形成的分压器(voltage-divider)被施加的Vsp和Vtp的线性叠加。相似地，Vim可以被计算为通过由电阻器206和208所形成的分压器被施加的Vsm和Vtm的线性叠加：

等式2：Vip＝50Ω/(50Ω+50Ω)Vsp+50Ω/(50Ω+50Ω)Vtp＝1/2(Vsp+Vtp)

等式3：Vim＝50Ω/(50Ω+50Ω)Vsm+50Ω/(50Ω+50Ω)Vtm＝1/2(Vsm+Vtm)

把等式2和3代入等式1得到：

等式4：Vidiff＝1/2(Vsp+Vtp)-1/2(Vsm+Vtm)

重新排列等式4得到：

等式5：Vidiff＝1/2(Vsp-Vsm)+1/2(Vtp-Vtm)

把Vth＝Vtp-Vtm代入等式5得到：

等式6：Vidiff＝1/2(Vsp-Vsm)+1/2Vth

把Vsdiff＝Vsp-Vsm代入等式6并简化，得到：

等式7：Vidiff＝1/2(Vsdiff-Vth)

等式7揭示出比较器211直接地检测差分源电压Vsdiff和差分阈值电压电平Vth之间的差。因此，当差分输入信号Vsdiff越过差分阈值电压电平Vth时，比较器211直接地产生触发信号。

在本发明的一些实施例中，使用封装的集成电路比较器比如ADCMP572，可以实现比较器211，ADCMP572可以从马萨诸塞州Norwood(诺伍德)的Analog Devices(模拟装置)股份有限公司获得。这样的比较器包括耦合到它的反相和同相输入引脚的片上的(on-chip)50欧姆端接电阻器，其返回路径被耦合到返回引脚。生产商推荐这些返回引脚通过低感抗路径耦合到地或保持空载(leave open)用于高阻抗应用。然而，按照本发明，阈值电压电平Vtp和Vtm被施加到这些返回引脚以及片上端接电阻器被用来实现电阻器207和208。

有利地，触发电路200工作于达到比较器211的工作带宽，因为它避免了差分到单端的转换。另外，触发电路200没有把噪声注入到差分输入信号上。

为了提供以上所讨论的关于等式2和3的分压器的效果，差分信号源201必须是源-端接的。同样，差分信号源201应当能容许从电压源203和204反向流回到它本身的电流。通过使用可选的电阻衰减器219和220，可以减少该反向电流。如图2中所示的，电阻衰减器219和220可以是简单的电阻器。替代地，为了适当地端接50欧姆传输线209和210并避免显著的高频率反射，电阻衰减器219和220可以是阻抗匹配的衰减器，即，pi或delta电阻器网络。替代地，如果传输线209和210具有75欧姆而非50欧姆的特性阻抗，那么电阻衰减器219和220可以是25欧姆的电阻器。

在工作期间，差分输入信号Vsdiff迫使电流进出端接电阻器207和208。据此，对最佳工作而言，阈值电压电平源203和204应具有低输出阻抗、平坦的频率响应以及良好的去耦合。

在以上所描述的实施例中，电阻器207和208具有50欧姆的电阻值以匹配传输线209和210的特性阻抗。如果使用了不同的电阻值，并由此产生不同的分压器比，那么应该调整阈值电压电平Vtp和Vtm，以维持所期望的比较器211输入处的电压Vip和Vim。

在以上描述的实施例中，差分阈值电压电平Vth在电压源203和204之间被平均地施加。替代地，Vth可以全部由电压源203施加或全部由电压源204施加。

尽管本发明具有针对示波器的具体的应用，它也具有针对其他类型的测试和测量仪器诸如逻辑分析器以及误码率测试器的应用。更通常地，它可以在任何差分接收机应用中被使用。

因此，本发明提供高带宽，低抖动触发电路，当差分输入信号越过差分阈值电压电平时，其产生触发信号。

Claims (4)

1.触发电路，其包括：

第一触发输入端子，第二触发输入端子，以及触发输出端子；

具有输出端子的第一电压源；

具有输出端子的第二电压源；

具有第一端子和第二端子的第一端接电阻器，所述第一端子被耦合到所述第一触发输入端子以及所述第二端子被耦合到所述第一电压源的所述输出端子；

具有第一端子和第二端子的第二端接电阻器，所述第一端子被耦合到所述第二触发输入端子以及所述第二端子被耦合到所述第二电压源的所述输出端子；以及

具有反相输入端子、同相输入端子和输出端子的比较器，所述同相输入端子被耦合到所述第一触发输入端子，所述反相输入端子被耦合到所述第二触发输入端子，以及所述输出端子被耦合到所述触发输出端子。

2.根据权利要求1所述的触发电路，进一步包括：

在所述第一触发输入端子和所述第一电阻器的所述第一端子之间串联耦合的第一电阻衰减器；以及

在所述第二触发输入端子和所述第二电阻器的所述第一端子之间串联耦合的第二电阻衰减器。

3.根据权利要求1所述的触发电路，其中：

所述比较器包括封装的集成电路比较器；以及

所述第一和第二端接电阻器包括片上端接电阻器。

4.根据差分信号产生触发信号的方法，其包括步骤：

把所述差分信号的第一边施加到第一端接电阻器的第一端子；

把所述差分信号的第二边施加到第二端接电阻器的第一端子；

把第一阈值电压电平施加到所述第一端接电阻器的第二端子；

把第二阈值电压电平施加到所述第二端接电阻器的第二端子；以及

当所述第一端接电阻器的所述第一端子处的电压电平超过所述第二端接电阻器的所述第一端子处的电压电平时，产生所述触发信号。

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