改善高速IC比較器瞬態(tài)響應(yīng)肖特基二極管的電路設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)實(shí)例中，一條電路把精確DC基準(zhǔn)電壓切換到高速IC比較器的非逆變輸入端。該電路使用一個(gè)先斷后連(BBM)方式工作的2 : 1多路復(fù)用器。多路復(fù)用器有寄生電容，后者向多路復(fù)用器的D1漏極注入的電荷QD1INJ可能會導(dǎo)致比較器的基準(zhǔn)輸入端出現(xiàn)誤差電壓(圖1)。以下方程定義了峰值誤差電壓的近似值：

圖1，電荷注入可能會在電壓比較器的輸出端中產(chǎn)生毛刺，并且這些毛刺可能導(dǎo)致邏輯隱患。

其中CD1OFF是IC2的D1端子的電容，CIN(約為1 pF)是比較器的輸入電容。IC2的BBM間隔約為3ns，而Analog Devices公司ADCMP608和ADCMP609比較器的信號傳播延時(shí)是該值的10倍。因此，它們無法在3ns內(nèi)改變自己的狀態(tài)。Analog Devices公司的同一產(chǎn)品家族中有速度為10倍的零件，即ADCMP601和ADCMP602。遺憾的是，這些器件能感覺到這些尖峰。高電平基準(zhǔn)電壓VREFH的電壓偏移會導(dǎo)致輸出電壓的突然短期上升。

當(dāng)高基準(zhǔn)電壓超過比較器逆變輸入端的電壓時(shí)，它的輸出再次變高，即產(chǎn)生毛刺。當(dāng)比較器穿越理想電平時(shí)，比較器的輸出經(jīng)過延時(shí)后變低。正誤差電壓開始演變，并具有額外延時(shí)，長度為IC2的通道A的關(guān)斷時(shí)間。ADCMP601的數(shù)據(jù)表顯示的是電荷注入源極。但在此情形下，電荷注入漏極在起作用。作為粗略估算，你可以使用參考文獻(xiàn)2中的電荷注入數(shù)據(jù)。當(dāng)電荷注入過程改變符號時(shí)(這取決于共模電壓的值)，VD1處的電荷約為0.8 pC，它等于高電平基準(zhǔn)電壓，并且當(dāng)基準(zhǔn)電壓為低電平時(shí)，它約為–0.3 pC。該電壓終止時(shí)，延時(shí)等于模擬開關(guān)IC2(是ADG772)中各通道的接通時(shí)間。比較器的輸出端無意中返回高電平，雖然歷時(shí)不超過5ns，但可能導(dǎo)致某些邏輯電路意外響應(yīng)。當(dāng)負(fù)斜率的輸入斜坡穿越較低的基準(zhǔn)電壓時(shí)，也可能會出現(xiàn)類似情況。為防止這些危險(xiǎn)狀態(tài)，你可以添加兩只肖特基勢壘二極管(圖2)。只要D1端子出現(xiàn)正電壓偏移，比高基準(zhǔn)電壓高約200mV，則二極管D1就開始導(dǎo)電，而D2在電壓偏移比低基準(zhǔn)電壓低200mV時(shí)導(dǎo)電。而且，這些二極管的非線性結(jié)電容隨正向電壓一起上升，從0V正向電壓時(shí)的0.7pF升至100mV正向電壓時(shí)的大約1.05pF。輸入電壓接近高基準(zhǔn)電壓時(shí)，二極管D2被逆向偏壓將近2V，并且其電容降至大約2/3CD(0)，其中CD是未偏壓二極管的電容。二極管D1和D2的總電容為1.5 pF。該數(shù)值會使輸入電容增加。由于電荷注入未超過0.8pC，因此D1端子處的電壓偏移小于160mV。二極管D1和D2位于二極管三件組合IC4(Avago Technologies公司的HSMS-282L，參考文獻(xiàn)4)，但你還可以使用一顆雙二極管IC。

圖2，肖特基勢壘二極管D1抑制比較器IC1的非逆變輸入端出現(xiàn)的正電壓尖峰(它們在輸出電壓由高至低的瞬變之后立即出現(xiàn))。二極管D2使基準(zhǔn)電壓在輸出電壓由低至高瞬變期間出現(xiàn)的負(fù)偏移保持在一定范圍。