处理大范围信号变化的廉价包络线跟踪器
当信号的占空比或振幅发生变化,或当它的平均电平不可预测地在某个特定直流电范围内变化时,把频带有限的 NRZ（非归零）数据转换到一种适合于微处理器和其它数字系统的数字格式,会产生一些问题。利用交流电耦合把信号传输到某个固定的基准比较器,会产生糟糕的结果,这是因为占空比的变化导致平均信号电平的变化,后者导致输出信号时序的抖动或失真。
包络线跟踪器以二极管和 RC 网络为基础,在输入信号的偏移之间产生电压（参考文献 1）。比较器利用中点电压作为基准来产生数字输出信号,它如实地复制了原始信号的时序信息。基于二极管的电路虽然对较大信号非常有效,但对那些与二极管正向电压降相比较小的输入,或者当输入的平均电平朝电路的两个电源电压轨中的任何一个漂移时,这种电路会引入误差甚至完全失效。
图1 中的单电源电路不需要二极管,就能重建一个频带有限的 NRZ 数据流,它的占空比变化范围是从低于 5% 到超过 95%,振幅变化范围是从低于100mV到电源电压5V 等等。而且,该电路容忍在两个电源线之间变化的平均信号电平。该电路包含三路模拟开关IC1、双比较器IC2以及几个无源元件。
该电路对输入信号的高电平和低电平 VU和 VL采样,并在电容器C3和 C4上产生相应的直流电平 VUC和 VLC,由此起到自时钟包络线跟踪器功能。C3和C4之间的两个等值电阻器R4和 R5产生第三个电压 VMID,它等于输入信号的中级电压 VM。电容器 C2平滑并过滤 VMID,后者充当输出比较器 IC2B的基准电位。R2、R3和 C1提供时间上的滞后作用,从而即使对较小的输入也能确保 VOUT的干净开关。
为了了解电路的工作,假设 C4、C2和 C3都放电,即 VLC、VMID和 VUC都为 0V。由于输入信号 VIN大于 VMID以及在 IC2A的反相输入端的电位,因此两个比较器的输出都变高,并导致三个模拟开关处于图 1 中的位置。现在,假设 VIN处于正峰值振幅 VU。电容器 C3现在通过 R1和三个开关的接通电阻充电。只要 C3不是太大,VUC就会迅速达到约等于 VU的值。
当 VIN降至低于 VUC时,比较器 IC2A的输出变低,迫使模拟开关 IC1C改变状态,并把 C3从 VIN断开。忽略比较器输入偏置电流并假设开关泄漏电流可忽略不计,则 C3现在只通过 R4放电。如果 R4足够大,则较慢的放电速率允许 VUC仍然约等于 VU。
在 C3的充电间隔期间,C2也通过 R4充电。根据 C2和 R4的值以及输入信号的正向脉冲的持续时间,电压 VMID也许会超过输入信号的低电平 VL。如果 VMID超过 VL,则比较器 IC2B在 VIN接近 VL时切断,并且在 VOUT产生的低电
