Wysoka prędkość z niewielką różnicą jest trudna do uzyskania.
Należy pamiętać, że komparatory mają nie tylko wyższe napięcie wejściowe przesunięcia niż opampy, ale także znacznie wyższy efektywny szum, ponieważ w celu uzyskania dużej prędkości są to zwierzęta szerokopasmowe.
Oliver Collins opracował artykuł kilkadziesiąt lat temu, pokazując, że uzyskuje się znacznie lepsze wyniki, czyli mniej jitter, jeśli poprzedza się szybki komparator jednym lub kilkoma stopniami opamp o niskim poziomie szumów i niskim wzmocnieniu, każdy z filtrem jednobiegunowym na wyjściu , aby stopniowo zwiększać szybkość zabijania. Dla każdej podanej prędkości narastania sygnału wejściowego i komparatora końcowego istnieje optymalna liczba stopni, profil wzmocnienia i wybór stałych czasowych RC.
Oznacza to, że początkowe opampy nie są używane jako komparatory, ale jako wzmacniacze nachylone, a zatem nie potrzebują wyjściowej szybkości narastania lub produktu GBW, który byłby wymagany dla końcowego komparatora.
Pokazano tutaj przykład dwustopniowego wzmacniacza nachylonego. Nie podano żadnych wartości, ponieważ optymalne zależy od wejściowego tempa przełączania. Jednak w porównaniu do korzystania z samego komparatora wyjściowego prawie każdy profil wzmocnienia byłby poprawą. Jeśli użyjesz na przykład wzmocnienia wynoszącego 10, a następnie wzmocnienia równego 100, byłoby to bardzo rozsądne miejsce do rozpoczęcia eksperymentów.
symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab
Oczywiście wzmacniacze spędzą dużo czasu na nasyceniu. Kluczem do zmiany rozmiarów filtrów RC jest wybór stałej czasowej, tak aby czas potrzebny wzmacniaczowi na przejście z punktu nasycenia do punktu środkowego, przy najszybszej prędkości wejściowej, został podwojony przez wybrany RC. Stałe czasowe oczywiście zmniejszają się wzdłuż łańcucha wzmacniacza.
RC są pokazane jako rzeczywiste filtry po opampie, a nie C umieszczone na oporniku wzmocnienia sprzężenia zwrotnego. Wynika to z faktu, że filtr ten kontynuuje tłumienie wysokiej częstotliwości szumu przy 6dB / oktawę do arbitralnie wysokich częstotliwości, podczas gdy kondensator w pętli sprzężenia zwrotnego przestaje filtrować, gdy częstotliwość osiągnie wzmocnienie jedności.
Zauważ, że użycie filtrów RC zwiększa bezwzględne opóźnienie czasowe między wejściem przekraczającym próg a wyjściem wykrywającym go. Jeśli chcesz zminimalizować to opóźnienie, RC należy pominąć. Jednak filtrowanie szumów zapewniane przez RC pozwala uzyskać lepszą powtarzalność opóźnienia od wejścia do wyjścia, co przejawia się jako niższy jitter.
Tylko wejściowy opamp potrzebuje wysokiej wydajności pod względem szumu i napięcia przesunięcia, specyfikacje wszystkich kolejnych wzmacniaczy można rozluźnić dzięki jego wzmocnieniu. I odwrotnie, pierwszy wzmacniacz nie potrzebuje tak wysokiej szybkości narastania lub GBW jak kolejne wzmacniacze.
Powodem tego, że ta struktura nie jest dostarczana komercyjnie, jest to, że wydajność jest tak rzadko wymagana, a optymalna liczba etapów jest tak zależna od prędkości wejściowej i wymaganych specyfikacji, że rynek byłby niewielki i rozdrobniony i nie byłby warty iść za Gdy potrzebujesz tej wydajności, lepiej zbudować ją z bloków, które można uzyskać komercyjnie.
Oto pierwsza część artykułu, w IEEE Transactions on Communications, tom 44, nr 5, maj 1996, strona początkowa 601, oraz tabela podsumowująca pokazująca wydajność, jaką uzyskujesz, zmieniając liczbę stopni wzmocnienia zbocza i wzmocnienie dystrybucja etapów. Zobaczysz z tabeli 3, że w konkretnym przypadku potrzeby wzmocnienia nachylenia 1e6, podczas gdy wydajność nadal poprawia się powyżej 3 etapów, większość ulepszeń nastąpiła już tylko w 3 etapach.
