交流信号电平移位电路

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V_DC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(f_3dB=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R_F=R_G时，V_DC就转移至输出信号V_A，这是由于V_DC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V_REF；这样，输出信号的电平就被移位了V_REF，而不是V_REF加上V_DC。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。V_DC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R_F=3R_G，则直流分量为1/4(4)=1，而参考电压增益为3/4(4)=3。V_REF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。