将RF信号转换为数字信号的CMOS转换器

　　从频率计数与合成到传感器信　号调整等很多应用都需要将 RF 信号转换为数字逻辑电平。在这些情况下，设计者一般采用一个高速电压比较器完成RF到数字信号的转换工作。由于电压比较器具有高增益，它们一般有很好的灵敏度，但也会带来一些问题。高速比较器价格高，很难找到现成的商品，并且易于被快速淘汰。

　　图1中的电路可以为高达180 MHz的频率提供一种有吸引力的方案。设计中的IC是一个74LVCU04极高速CMOS六反相器，可以是采用现成的，也可以从很多来源获得。此外，很多设备中可能已经含有三个未用到的反相器。一个反相器IC1A作为线性前置放大器工作，构成转换器的输入级。偏置电阻R3使反相器的输入、输出电压平均在电源电压的一半处[VO1=VI1=(VDD/2)]，从而使反相器进入自己的线性区。由于在RF段上，极高速CMOS反相器的交流增益相对较低，(VO1/ VI1)≈7，前置放大器后要增加一个增益级。增加的反相器级联方案在低频和直流下，当没有施加RF信号源时稳定性不佳。

　　图1中的电路采用了一种基于施密特触发器和放大器电路的拓扑（IC1B和IC1C），从而解决了这个问题，它包括一个与频率有关的正反馈网络，由R1、R2、CD1和CD2构成。随着输入频率的不同，网络可表现出两种特性：在高频时，去耦电容器对 CDC1和CDC2将反馈电阻器R1短路，从而抵消了由正反馈网络R1、R2与反相器IC1B的输入电容引起的时间常数。因此，在高频下，三个反相器IC1A、IC1B和IC1C表现为三个级联的高速放大器，可以实现最佳的输入信号带宽。在直流和低频时，耦合电容器对CD1和CD2的影响可以忽略不计，而反相器IC1B、IC1C与正反馈网络R1、R2可以起到一个施密特触发器电路的作用。为了对VS的输入灵敏度与确保比较器输出的无条件稳定之间做出折衷，要对施密特触发器输入VO1处的高、低阈值电压VTH和VTL做出选择。公式1和公式2分别设定高、低阈值电压：