交流信号电平移位电路 - 模拟技术 - 电子工程师俱乐部

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交流信号可由多种信号源产生，其中不少信号源与诸如TTL等最常用的接口电压不兼容。人们通常使用电容来耦合AC信号，因为电容耦合能滤除直流分置电平。但是电容耦合有时不适用，这是因为被耦合的信号电压在地电平上下摆动，所以必须增加直流偏置，以使被耦合的信号与接口电压兼容。此外，被耦合的信号所含的直流电压分量VDC随脉冲宽度变化而变化。当被耦合的信号振幅较大时，这种直流变化会对接口电压产生干扰。本电路能测量直流偏置，对电容耦合的信号进行相应补偿，并增加直流电平调节功能，从而能实现信号接口 (图1)。R1和C2构成低通滤波器(f3dB=0.312 Hz)，用以测量输入信号的直流分量。其转移方程如下：



当R1+R2=R3和RF=RG时，VDC就转移至输出信号VA，这是由于VDC被乘以1/2(2)=1，即增益为1。相同电阻值的输出电压包含了VREF；这样，输出信号的电平就被移位了VREF，而不是VREF加上VDC。当输入信号的占空比变化，而不是输出电压随占空比变化时，运算放大器使输出电压电平保持恒定不变。VDC的增益必定为1，以便抵消交流耦合后的电压漂移。参考电压的增益可能大于1。例如，若R1+R2=3R3和RF=3RG，则直流分量为1/4(4)=1，而参考电压增益为3/4(4)=3。VREF可能为正电压也可能为负电压，因此可以用本电路来获得TTL、CMOS或ECL逻辑电平。C1和R4构成的时间常数必须足够大，以便使最低频率信号能够无失真地通过。只要运算放大器能驱动R4而不损失过多信号振幅，对R4的阻值没有严格要求。在有些情况下，可以将R4的阻值设为消除近端反射所需的驱动点阻抗。本电路可以按照配置情况方便地耦合400MHz数据，但是数据率取决于由R4和被驱动电路输入阻抗所构成的时间常数。



图1本电路是一种通用的交流信号电平移位器；它符合任何一种接口标准。