Автор приведенной ниже схемы предположил, что микросхема переключается при определенном и неизменном напряжении на ее входе (например, 2.5 вольта):
На самом деле это напряжение зависит даже от фазы Луны. Поэтому для нормальной работы такой схемы на ее вход нужно подать сигнал достаточно большой амплитуды (в противном случае фронты выходного сигнала заметно дрожат). Кроме того, на выходе невозможно получить меандр (который нужен для работы некоторых схем).
Недостатки первой схемы частично устраняются при помощи отрицательной обратной связи:
Но вот незадача: при искаженном входном сигнале получить на выходе меандр по-прежнему не удается. Этот же недостаток имеют и простые формирователи на основе компаратора.
В статье 4.5ns Dual-Comparator-Based Crystal Oscillator has 50% Duty Cycle and Complementary Outputs описывается кварцевый генератор, выходной сигнал которого представляет собой меандр. Идея отлично подходит для схемы формирователя меандра из искаженного сигнала с меняющейся амплитудой:
Схема на операционном усилителе регулирует напряжение на одном из входов компаратора таким образом, что сигналы на обоих его выходах имеют 50-процентное заполнение. При этом качество работы схемы не зависит от разброса параметров элементов в цепи регулировки напряжения. Важно лишь, чтобы выходы компаратора были одинаково нагружены (например, одинаковыми входами логических элементов).
На практике (испытания проводились на частотах от 1 до 10 МГц) коэффициент заполнения на выходе этой схемы составлял 50±1% для входного сигнала с амплитудой 200 мВ (при этом входной сигнал был настолько искажен, что на экране осциллографа был больше похож на «пилу», чем на синусоиду).
Денис Нечитайлов, UU9JDR
24.12.2009
P.S. Это статья не о формирователях прямоугольного сигнала на логических элементах.