Высокая скорость с небольшой разницей получить сложно.
Обратите внимание, что компараторы, как правило, имеют более высокие входные напряжения смещения, чем операционные усилители, но также и гораздо более эффективный шум, поскольку для получения высокой скорости они являются широкополосными животными.
Оливер Коллинз выпустил статью пару десятилетий назад, в которой показано, что вы получите гораздо лучшие результаты, то есть меньшее дрожание времени, если вы предшествуете быстрому компаратору с одним или несколькими каскадами операционного усилителя с низким уровнем шума и низким усилением, каждая с однополюсной фильтрацией на выходе , чтобы увеличить скорость нарастания поэтапно. Для любой заданной входной скорости нарастания и конечного компаратора существует оптимальное количество ступеней, профиль усиления и выбор постоянных времени RC.
Это означает, что начальные операционные усилители используются не в качестве компараторов, а в качестве усилителей наклона, и, следовательно, им не требуется выходная скорость нарастания или произведение GBW, которое потребуется для конечного компаратора.
Пример показан здесь для двухступенчатого усилителя наклона. Значения не указываются, так как оптимальное значение зависит от скорости нарастания входного сигнала. Тем не менее, по сравнению с использованием только выходного компаратора, почти любой профиль усиления будет улучшением. Если вы используете, например, усиление 10, а затем усиление 100, это было бы очень разумным местом для начала экспериментов.
смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
Очевидно, что усилители будут тратить много времени на насыщение. Ключом к настройке RC-фильтров является выбор постоянной времени, чтобы время, необходимое усилителю для перехода из насыщенной в среднюю точку при максимальной скорости на входе, удваивалось выбранным RC. Постоянные времени, очевидно, уменьшаются вдоль цепи усилителя.
После операционного усилителя RC показаны в виде реальных фильтров, а не C, размещенного на резисторе усиления обратной связи. Это связано с тем, что этот фильтр продолжает высокочастотное затухание шума при 6 дБ / октава до произвольно высоких частот, тогда как конденсатор в контуре обратной связи прекращает фильтрацию, когда частота достигает единичного усиления.
Обратите внимание, что использование RC-фильтров увеличивает абсолютную задержку по времени между входом, пересекающим порог, и выходом, определяющим его. Если вы хотите минимизировать эту задержку, то RC должны быть опущены. Однако фильтрация шума, обеспечиваемая RC, позволяет получить лучшую повторяемость задержки от входа к выходу, что проявляется в уменьшении джиттера.
Только входной операционный усилитель требует высокой производительности с точки зрения шума и напряжения смещения, характеристики всех последующих усилителей могут быть ослаблены его усилением. И наоборот, первый усилитель не требует такой высокой скорости нарастания или GBW, как последующие усилители.
Причина того, что эта структура не предоставляется в коммерческих целях, заключается в том, что производительность требуется так редко, а оптимальное количество ступеней настолько зависит от скорости нарастания входного сигнала и требуемых спецификаций, что рынок будет крошечным и фрагментированным и не стоит собирается после. Когда вам нужна эта производительность, лучше построить ее из блоков, которые вы можете получить с коммерческой точки зрения.
Вот передняя часть статьи, в IEEE Transactions on Communications, том 44, № 5, май 1996 г., стартовая страница 601, и сводная таблица, показывающая, какую производительность вы получаете, изменяя количество ступеней усиления наклона и усиление Распределение этапов. Из таблицы 3 вы увидите, что для конкретного случая желательного усиления наклона 1e6, в то время как производительность продолжает улучшаться выше 3 ступеней, большая часть улучшения уже произошла только с 3 ступенями.
