電平移位電路(采用運放TLC07X)

交流信號可由多種信號源產生，其中不少信號源與諸如TTL等最常用的接口電壓不兼容。人們通常使用電容來耦合AC信號，因為電容耦合能濾除直流分置電平。但是電容耦合有時不適用，這是因為被耦合的信號電壓在地電平上下擺動，所以必須增加直流偏置，以使被耦合的信號與接口電壓兼容。此外，被耦合的信號所含的直流電壓分量V_DC隨脈沖寬度變化而變化。當被耦合的信號振幅較大時，這種直流變化會對接口電壓產生干擾。本電路能測量直流偏置，對電容耦合的信號進行相應補償，并增加直流電平調節功能，從而能實現信號接口 (圖1)。R₁和C₂構成低通濾波器(f_3dB=0.312 Hz)，用以測量輸入信號的直流分量。其轉移方程如下：

    當R₁+R₂=R₃和R_F=R_G時，V_DC就轉移至輸出信號V_A，這是由于V_DC被乘以1/2(2)=1，即增益為1。相同電阻值的輸出電壓包含了V_REF；這樣，輸出信號的電平就被移位了V_REF，而不是V_REF加上V_DC。當輸入信號的占空比變化，而不是輸出電壓隨占空比變化時，運算放大器使輸出電壓電平保持恒定不變。V_DC的增益必定為1，以便抵消交流耦合后的電壓漂移。參考電壓的增益可能大于1。例如，若R₁+R₂=3R₃和R_F=3R_G，則直流分量為1/4(4)=1，而參考電壓增益為3/4(4)=3。V_REF可能為正電壓也可能為負電壓，因此可以用本電路來獲得TTL、CMOS或ECL邏輯電平。C₁和R₄構成的時間常數必須足夠大，以便使最低頻率信號能夠無失真地通過。只要運算放大器能驅動R₄而不損失過多信號振幅，對R₄的阻值沒有嚴格要求。在有些情況下，可以將R₄的阻值設為消除近端反射所需的驅動點阻抗。本電路可以按照配置情況方便地耦合400MHz數據，但是數據率取決于由R₄和被驅動電路輸入阻抗所構成的時間常數。