本發(fā)明涉及模擬信號處理電路領(lǐng)域，具體涉及一種信號采樣電路。
背景技術(shù)：
在一些高速數(shù)據(jù)傳輸電路中，常常需要不同的手段來監(jiān)測數(shù)據(jù)信號的幅度是否滿足系統(tǒng)指標(biāo)的要求。但是因為高速數(shù)據(jù)信號傳輸速度很快，而且對精度要求也很高，如何準(zhǔn)確的對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的幅度進行精確的采樣，對模擬電路的設(shè)計提出了較高的要求。當(dāng)前的模擬電路的設(shè)計存在不能精確采樣高速數(shù)據(jù)信號的幅度的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠精確采樣高速數(shù)據(jù)信號的幅度的信號采樣電路。
為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
一種信號采樣電路，用于采樣信號源vx和vy的幅度，包括：
負載電路，其包括電源vcc以及串聯(lián)在所述電源vcc兩端的第一負載電阻rc1和第二負載電阻rc2；
濾波電路，其用于對信號源vx進行濾波得到信號v1，并用于對信號源vy進行濾波得到信號v2；以及
差分電路，其包括第一差分對管、第二差分對管和第三差分對管，所述信號v1和信號v2輸入到所述第一差分對管、第二差分對管和第三差分對管后得到位于所述第一負載電阻rc1和第二負載電阻rc2之間的輸出差分信號v0，所述v0與所述vy的變化幅度一致，所述差分電路還包括電流源is，所述電流源is的正端通過第三負載電阻re1和第四負載電阻re2與所述第三差分對管相連，所述電流源is的負端接地。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述濾波電路包括第一rc電路、第二rc電路、第三rc電路和第四rc電路；
所述第一rc電路包括第一電容c1和第一電阻r1，所述第一電阻r1的一端與所述信號源vx的正端相連，另一端與所述第一電容c1一端相連，所述第一電容c1的另一端接地；
所述第二rc電路包括第二電容c2和第二電阻r2，所述第二電阻r2的一端與所述信號源vx的負端相連，另一端與所述第二電容c2一端相連，所述第二電容c2的另一端接地；
所述第三rc電路包括第三電容c3和第三電阻r3，所述第三電阻r3的一端與所述信號源vy的正端相連，另一端與所述第三電容c3一端相連，所述第三電容c3的另一端接地；
所述第四rc電路包括第四電容c4和第四電阻r4，所述第四電阻r4的一端與所述信號源vy的負端相連，另一端與所述第四電容c4一端相連，所述第四電容c4的另一端接地。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一差分對管包括三極管q1和三極管q2，所述第二差分對管包括三極管q3和三極管q4，所述第三差分對管包括三極管q5和三極管q6；
所述三極管q1和三極管q2之間的電壓差以及三極管q4和三極管q3均為v1，所述三極管q5和三極管q6之間的電壓差為v2，所述三極管q1的集電極和三極管q3的集電極通過所述第一負載電阻rc1與電源vcc的正極相連，所述三極管q2的集電極和三極管q4的集電極通過所述第二負載電阻rc2與電源vcc的負極相連，所述三極管q1的發(fā)射極和三極管q2的發(fā)射極相連并同時與三極管q5的集電極相連，所述三極管q3的發(fā)射極和三極管q4的發(fā)射極相連并同時與三極管q6的集電極相連，所述三極管q5的發(fā)射極與三極管q6的發(fā)射極相連，且所述三極管q5的發(fā)射極通過第三負載電阻re1接地，所述三極管q6的發(fā)射極通過第四負載電阻re2接地。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述三極管q1的基級與三極管q4的基級相連，并同時與所述信號源vx的正端相連；所述三極管q2的基級與三極管q3的基級相連，并同時與所述信號源vx的負端相連。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述三極管q5的基級與所述信號源vy的正端相連，所述三極管q6的基級與所述信號源vy的負端相連。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一負載電阻rc1和第二負載電阻rc2的阻值相等。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第三負載電阻re1和第四負載電阻re2的阻值相等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
本發(fā)明的信號采樣電路包括差分電路，將信號v1和信號v2輸入到差分電路的差分對管上后，可以得到輸出信號v0，其中v0是一個與v2相關(guān)，只和電阻rc，re比值相關(guān)的信號。輸出的v0信號經(jīng)過后續(xù)的濾波電路處理，就可以得到一個與vy幅度相關(guān)的直流信號，經(jīng)過濾波得到的直流信號就是想要的采樣的數(shù)據(jù)信號幅度相關(guān)的電壓。從而實現(xiàn)了精確采樣高速數(shù)據(jù)信號的幅度的目的。
附圖說明
圖1為本發(fā)明中的信號采樣電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
參見圖1所示，本發(fā)明提供一種信號采樣電路，用于采樣信號源vx和vy的幅度，包括負載電路、濾波電路和差分電路。
其中，負載電路包括電源vcc以及串聯(lián)在電源vcc兩端的第一負載電阻rc1和第二負載電阻rc2，在本發(fā)明中第一負載電阻rc1和第二負載電阻rc2的阻值相等，均為rc。
濾波電路用于對信號源vx進行濾波得到信號v1，并用于對信號源vy進行濾波得到信號v2。具體的，濾波電路包括第一rc電路、第二rc電路、第三rc電路和第四rc電路。第一rc電路包括第一電容c1和第一電阻r1，第一電阻r1的一端與信號源vx的正端相連，另一端與第一電容c1相連，第一電容c1的另一端接地。第二rc電路包括第二電容c2和第二電阻r2，第二電阻r2的一端與信號源vx的負端相連，另一端與第二電容c2相連，第二電容c2的另一端接地。第三rc電路包括第三電容c3和第三電阻r3，第三電阻r3的一端與信號源vy的正端相連，另一端與第三電容c3相連，第三電容c3的另一端接地。第四rc電路包括第四電容c4和第四電阻r4，第四電阻r4的一端與信號源vy的負端相連，另一端與第四電容c4相連，第四電容c4的另一端接地。
差分電路包括第一差分對管、第二差分對管和第三差分對管，信號v1和信號v2通過差分電路得到位于第一負載電阻rc1和第二負載電阻rc2之間的輸出信號v0，差分電路還包括電流源is，電流源is的正端通過第三負載電阻re1和第四負載電阻re2與第三差分對管相連，電流源is的負端接地，其中第三負載電阻re1和第四負載電阻re2的阻值相等，均為re。
本發(fā)明中第一差分對管包括三極管q1和三極管q2，第二差分對管包括三極管q3和三極管q4，第三差分對管包括三極管q5和三極管q6，三極管q1和三極管q2之間的電壓差以及三極管q4和三極管q3均為v1，具體的，三極管q1的基級與三極管q4的基級相連，并同時與信號源vx的正端相連。三極管q2的基級與三極管q3的基級相連，并同時與信號源vx的負端相連。從而使得三極管q1和三極管q2之間的電壓差以及三極管q4和三極管q3均為v1。
三極管q5和三極管q6之間的電壓差為v2，具體的三極管q5的基級與信號源vy的正端相連，三極管q6的基級與信號源vy的負端相連。從而使三極管q5和三極管q6之間的電壓差為v2。
三極管q1的集電極和三極管q3的集電極通過第一負載電阻rc1與電源vcc的正極相連，三極管q2的集電極和三極管q4的集電極通過第二負載電阻rc2與電源vcc的負極相連，三極管q1的發(fā)射極和三極管q2的發(fā)射極相連并同時與三極管q5的集電極相連，三極管q3的發(fā)射極和三極管q4的發(fā)射極相連并同時與三極管q6的集電極相連，三極管q5的發(fā)射極與三極管q6的發(fā)射極相連，且三極管q5的發(fā)射極通過第三負載電阻re1接地，三極管q6的發(fā)射極通過第四負載電阻re2接地。
下面分析一下本發(fā)明電路的設(shè)計原理。電路中的vx和vy是高速數(shù)據(jù)差分信號，它們是完全對稱的差分信號，這兩路差分信號從數(shù)據(jù)放大通道中采樣得到。采樣后，經(jīng)過rc電路濾波。電路中v1和v2是高速數(shù)據(jù)信號通道采樣的信號再經(jīng)過rc濾波的信號。經(jīng)過濾波以后的信號應(yīng)該得到：
又因為rsc＞＞1，所以v1≈vx。
當(dāng)rsc的值越大的時候，v1越接近于vx?；谕瑯拥脑?，可以得知v2≈vy。
從上面的分析可以得到這樣的結(jié)論：當(dāng)把從數(shù)據(jù)通道采樣的信號vx和vy經(jīng)過rc濾波后，得到了和vx、vy幅度和頻率接近的信號v1、v2。因為vx和vy是采樣的全差分的數(shù)據(jù)信號，所以v1，v2也是兩對全差分信號。v1和v2兩路差分信號輸入到后面的差分對管上，產(chǎn)生輸出差分信號v0。下面根據(jù)本發(fā)明電路，分析一下輸出信號v0的特征。
從電路分析，三極管q1，三極管q2，三極管q5的集電極電流之間存在這樣的關(guān)系：ic1+ic2＝ic5，
其中vt為pn結(jié)溫度的電壓當(dāng)量，約26mv；
由上面的表達式(1)(2)得到表達式(3)：
同樣的原理，可以得到：
由電路分析可以得到v0的表達式為：
v0＝[(ic1-ic2)-(ic4-ic3)]rc(5)
將上面兩個算式(3)和(4)帶入表達式(5)中得到表達式(6)：
又因為三極管q5和三極管q6的集電極的電流差與信號v2有關(guān)，它們的電流差是：
ic5-ic6＝v2/re(7)
將表達式(7)帶入表達式(6)得到v0的輸出表達式：
v0＝v2*rc/re(8)
從而可以得到v0是一個與v2相關(guān)，只和電阻rc，re比值相關(guān)的信號。輸出的v0信號經(jīng)過后續(xù)的濾波電路處理，就可以得到一個與vy幅度相關(guān)的直流信號，經(jīng)過濾波得到的直流信號就是想要的采樣的數(shù)據(jù)信號幅度相關(guān)的電壓。從而實現(xiàn)了精確采樣高速數(shù)據(jù)信號的幅度的目的。
在實際電路中，rc濾波電路不可能無窮大，所以通過濾波得到的v1、v2只能接近于vx、vy，在信號的幅度上可能會失真，但是這并不影響對數(shù)據(jù)信號的采樣，因為只需要v0能夠和vy的變化幅度保持一致就滿足要求。
本發(fā)明不局限于上述實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。