CN112039502A

CN112039502A - 一种将正弦波转换为ttl或lvttl电平方波的电路

Info

Publication number: CN112039502A
Application number: CN202010826185.7A
Authority: CN
Inventors: 邢炜; 张中英; 朱向鹏; 韩星远; 边朗; 郑先安; 蒙艳松
Original assignee: Xian Institute of Space Radio Technology
Current assignee: Xian Institute of Space Radio Technology
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2020-12-04

Abstract

本发明涉及一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，属于电路设计领域；包括第一电容C1、射频变压器N1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和LVDS信号接收芯片D1；第一电阻R1和第二电阻R2组成第一直流偏置阻抗匹配电路；第三电阻R3和第四电阻R4组成第而直流偏置阻抗匹配电路；本发明提供了一种正弦信号转换为TTL/LVTTL电平方波的电路，实现替代某些专用信号转换芯片，同时兼顾了正弦信号与方波信号的阻抗匹配。

Description

一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路

技术领域

本发明属于电路设计领域，涉及一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路。

背景技术

正弦信号是目前电路设计中最为常用的信号形式，它在电路设计中很容易做到前后级的阻抗匹配，并且易于传输。TTL/LVTT电平方波信号用于数字电路中，一般通过专用时钟芯片产生，驱动各级芯片统一工作，由于方波信号谐波丰富，因此在长距离传输中波形容易产生畸变，对数字电路的可靠工作造成不利影响。

目前，将正弦信号转换为TTL/LVTT电平方波信号的方法一般是采用专用集成电路，如TI公司的芯片。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，实现替代某些专用信号转换芯片，同时兼顾了正弦信号与方波信号的阻抗匹配。

本发明解决技术的方案是：

一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，包括第一电容C1、射频变压器N1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和LVDS信号接收芯片D1；其中，第一电容C1的一端为信号输入端，第一电容C1的另一端与射频变压器N1的第一初级输入端连接；射频变压器N1的第二初级输入端接地；射频变压器N1的第一次级输出端与第二电容C2的一端连接；第二电容C2的另一端分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入正端连接；第一电阻R1的另一端接地；第二电阻R2的另一端接电源VCC；射频变压器N1的第二次级输出端与第三电容C3的一端连接；第三电容C3的另一端分别与第三电阻R3一端、第四电阻R4一端和LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入负端连接；第三电阻R3的另一端接地；第四电阻R4的另一端接电源VCC；LVDS信号接收芯片D1的输出端为信号输出端。

在上述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，第一电阻R1和第二电阻R2组成第一直流偏置阻抗匹配电路；第三电阻R3和第四电阻R4组成第二直流偏置阻抗匹配电路；第一直流偏置阻抗匹配电路和第二直流偏置阻抗匹配电路均实现对输入信号进行直流偏置和阻抗匹配。

在上述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，转换为电平方波电路的信号过程为：

外部正弦波信号输入第一电容C1的输入端；第一电容C1隔离掉正弦波信号的直流电平后，生成交流信号，并将交流信号输入射频变压器N1的第一初级输入端；射频变压器N1将交流信号转换成2路正弦信号；将其中1路正弦信号发送至第二电容C2；第二电容C2隔离掉该路正弦信号的直流电平后，经第一直流偏置阻抗匹配电路后输入LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入正端；射频变压器N1将另1路正弦信号发送至第三电容C3；第三电容C3隔离掉该路正弦信号的直流电平后，经第二直流偏置阻抗匹配电路后输入LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入负端；LVDS信号接收芯片D1将2路正弦信号转换为单端TTL或LVTTL电平方波信号，输出。

在上述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，所述射频变压器N1生成的2路正弦信号互为差分信号，2路正弦信号的幅度相同，相位相反。

在上述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，所述第一电阻R1、第二电阻R2的直流偏置电压与LVDS信号接收芯片D1的直流偏置电压相同；第一电阻R1与第二电阻R2的并联阻值与射频变压器N1的输出阻抗相同。

在上述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，所述第三电阻R3、第四电阻R4的直流偏置电压与LVDS信号接收芯片D1的直流偏置电压相同；第三电阻R3与第四电阻R4的并联阻值与射频变压器N1的输出阻抗相同。

在上述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，LVDS信号接收芯片D1输出的电平方波信号形式由LVDS信号接收芯片D1决定；当LVDS信号接收芯片D1为TTL型号时，输出TTL电平方波；当LVDS信号接收芯片D1为LVTTL型号时，输出LVTTL电平方波。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明设计的将正弦波信号转换成为TTL或LVTTL电平方波的电路，可以替代某些专用信号转换芯片，降低了成本；

(2)本发明的本发明电路简单、工作可靠，同时兼顾了正弦信号的阻抗匹配与方波信号的阻抗匹配。

附图说明

图1为本发明电路示意图；

图2为本发明经射频变压器N1器件后的差分信号示意图；

图3为本发明LVDS信号接收芯片D1器件输入信号示意图；

图4为本发明的输出方波信号示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供了一种正弦信号转换为TTL/LVTTL电平方波的电路设计，可以替代某些专用信号转换芯片，同时兼顾了正弦信号与方波信号的阻抗匹配。

本发明设计的将正弦波信号转换成为TTL或LVTTL电平方波的电路，如图1所示，具体包括第一电容C1、射频变压器N1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和LVDS信号接收芯片D1；其中，第一电容C1的一端为信号输入端，第一电容C1的另一端与射频变压器N1的第一初级输入端连接；射频变压器N1的第二初级输入端接地；射频变压器N1的第一次级输出端与第二电容C2的一端连接；第二电容C2的另一端分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入正端连接；第一电阻R1的另一端接地；第二电阻R2的另一端接电源VCC；射频变压器N1的第二次级输出端与第三电容C3的一端连接；第三电容C3的另一端分别与第三电阻R3一端、第四电阻R4一端和LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入负端连接；第三电阻R3的另一端接地；第四电阻R4的另一端接电源VCC；LVDS信号接收芯片D1的输出端为信号输出端。单端TTL/LVTTL电平方波信号电平形式依LVDS信号接收芯片D1型号的不同而不同；

其中，第一电阻R1和第二电阻R2组成第一直流偏置阻抗匹配电路；第三电阻R3和第四电阻R4组成第二直流偏置阻抗匹配电路；第一直流偏置阻抗匹配电路和第二直流偏置阻抗匹配电路均实现对输入信号进行直流偏置和阻抗匹配。第一电阻R1、第二电阻R2的直流偏置电压与LVDS信号接收芯片D1的直流偏置电压相同；第一电阻R1与第二电阻R2的并联阻值与射频变压器N1的输出阻抗相同。第三电阻R3、第四电阻R4的直流偏置电压与LVDS信号接收芯片D1的直流偏置电压相同；第三电阻R3与第四电阻R4的并联阻值与射频变压器N1的输出阻抗相同。

转换为电平方波电路的信号过程为：

外部正弦波信号输入第一电容C1的输入端；第一电容C1隔离掉正弦波信号的直流电平后，生成交流信号，并将交流信号输入射频变压器N1的第一初级输入端；射频变压器N1将交流信号转换成2路正弦信号；射频变压器N1生成的2路正弦信号互为差分信号，2路正弦信号的幅度相同，相位相反，如图2所示。将其中1路正弦信号发送至第二电容C2；第二电容C2隔离掉该路正弦信号的直流电平后，经第一直流偏置阻抗匹配电路后输入LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入正端，如图3所示。射频变压器N1将另1路正弦信号发送至第三电容C3；第三电容C3隔离掉该路正弦信号的直流电平后，经第二直流偏置阻抗匹配电路后输入LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入负端，如图3所示。LVDS信号接收芯片D1将2路正弦信号转换为单端TTL或LVTTL电平方波信号，输出，如图4所示。LVDS信号接收芯片D1输出的电平方波信号形式由LVDS信号接收芯片D1决定；当LVDS信号接收芯片D1为TTL型号时，输出TTL电平方波；当LVDS信号接收芯片D1为LVTTL型号时，输出LVTTL电平方波。

第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3的取值依据输入正弦信号的频率而定，若输入的正弦信号已经进行了隔直处理，则可以不设计第一电容C1。LVDS信号接收芯片D1为巴伦变换器、射频变压器或定制的将单端信号转换为差分信号的无源器件。

在第一直流偏置阻抗匹配电路中，第一电阻R1与第二电阻R2的并联阻值、第三电阻R3与第四电阻R4的并联阻值要求与前级电路输出阻抗匹配，第一电阻R1与第二电阻R2对VCC的分压、第三电阻R3与第四电阻R4对VCC的分压为差分信号提供合适的直流偏置。该直流偏置电平的幅度和差分交流信号的幅度要求满足D1器件手册规定的要求。

LVDS信号接收芯片D1的输出为数字电路中通常采用的时钟信号，输出的时钟信号可以采用源端串联匹配、戴维南终端匹配等方式进行阻抗匹配。若LVDS信号接收芯片D1器件输出信号为TTL电平，则正弦波转换为TTL电平方波，若LVDS信号接收芯片D1器件输出信号为LVTTL电平，则正弦波转换为LVTTL电平方波。

实施例

本发明的核心是将正弦信号经无源器件转换后形成差分信号，再通过直流偏置暨阻抗匹配电路后，输入到LVDS信号接收芯片输入管脚，最终输出TTL/LVTTL电平方波信号，详细步骤如下：

步骤一：将原始的正弦波信号经过电容C1隔离直流电平后，输入到巴伦变换器N1内，通过N1将单端正弦信号转换为差分正弦信号，这两路差分正弦信号幅度相等，相位相反，电容C1取值为0.01uF，N1为MINI公司的通用性巴伦变换器，型号为ADTL2-18，差分波形如图2所示；

步骤二：两路差分正弦信号经过电容C2、C3隔去直流电平后，再经过由R1、R2、R3、R4组成的直流偏置电路暨阻抗匹配电路，送入LVDS信号接收芯片D1中，电容C2、C3取值为0.01uF，电阻R1、R3取值为83欧姆，电阻R2、R4取值为127欧姆，芯片D1型号为：UT54LVDS031LVC，VCC为3.3V电压，波形如图3所示；

步骤三：LVDS信号接收芯片D1在输入的差分信号电平满足芯片输入电平要求的情况下，将输入的LVDS信号转换成为单端方波信号，波形如图4所示。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神/范围内，都可以利用上述揭示的方法/技术内容对本发明技术方案做出可能的变动/修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，其特征在于：包括第一电容C1、射频变压器N1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和LVDS信号接收芯片D1；其中，第一电容C1的一端为信号输入端，第一电容C1的另一端与射频变压器N1的第一初级输入端连接；射频变压器N1的第二初级输入端接地；射频变压器N1的第一次级输出端与第二电容C2的一端连接；第二电容C2的另一端分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入正端连接；第一电阻R1的另一端接地；第二电阻R2的另一端接电源VCC；射频变压器N1的第二次级输出端与第三电容C3的一端连接；第三电容C3的另一端分别与第三电阻R3一端、第四电阻R4一端和LVDS信号接收芯片D1的差分信号输入负端连接；第三电阻R3的另一端接地；第四电阻R4的另一端接电源VCC；LVDS信号接收芯片D1的输出端为信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，其特征在于：第一电阻R1和第二电阻R2组成第一直流偏置阻抗匹配电路；第三电阻R3和第四电阻R4组成第二直流偏置阻抗匹配电路；第一直流偏置阻抗匹配电路和第二直流偏置阻抗匹配电路均实现对输入信号进行直流偏置和阻抗匹配。

3.根据权利要求2所述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，其特征在于：转换为电平方波电路的信号过程为：

4.根据权利要求3所述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，其特征在于：所述射频变压器N1生成的2路正弦信号互为差分信号，2路正弦信号的幅度相同，相位相反。

5.根据权利要求4所述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，其特征在于：所述第一电阻R1、第二电阻R2的直流偏置电压与LVDS信号接收芯片D1的直流偏置电压相同；第一电阻R1与第二电阻R2的并联阻值与射频变压器N1的输出阻抗相同。

6.根据权利要求5所述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，其特征在于：所述第三电阻R3、第四电阻R4的直流偏置电压与LVDS信号接收芯片D1的直流偏置电压相同；第三电阻R3与第四电阻R4的并联阻值与射频变压器N1的输出阻抗相同。

7.根据权利要求6所述的一种将正弦波转换为TTL或LVTTL电平方波的电路，其特征在于：LVDS信号接收芯片D1输出的电平方波信号形式由LVDS信号接收芯片D1决定；当LVDS信号接收芯片D1为TTL型号时，输出TTL电平方波；当LVDS信号接收芯片D1为LVTTL型号时，输出LVTTL电平方波。