一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，該電路包括FPGA波形控制器，用于產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，信號轉(zhuǎn)換模塊，用于將來自所述FPGA波形控制器的第一控制信號和第二控制信號轉(zhuǎn)換為相位相同幅度不同的第一脈沖信號和第二脈沖信號，和超高速電壓比較器，用于對所述第一脈沖信號和第二脈沖信號進(jìn)行幅度比較，并輸出超快脈沖信號。本實用新型基于超高速電壓比較器可獲得上升沿為50ps、脈寬大約為100ps，并且具有理想功率、理想波形的高速低抖動的脈沖信號，同時該電路還具有功率低、體積小、重量輕和結(jié)構(gòu)簡單的特點。
【專利說明】—種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種脈沖產(chǎn)生電路，特別是一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路。
【背景技術(shù)】
[0002]超快脈沖的性能與電路中所使用的高速器件有關(guān)，以往的裝置能產(chǎn)生上升沿為納秒的高速脈沖。用于產(chǎn)生該高速脈沖的器件主要有:隧道二極管、階躍恢復(fù)二極管、雪崩晶體管、雙極型晶體管、光導(dǎo)開關(guān)等器件。利用隧道二極管、階躍恢復(fù)二極管能產(chǎn)生極窄脈沖，但產(chǎn)生的脈沖幅度一般為幾百毫伏，脈沖的上升沿一般為幾百皮秒；基于Marx電路的雪崩晶體管能產(chǎn)生納秒級的脈沖，產(chǎn)生的脈沖幅度為幾十至幾百伏，但可觸發(fā)頻率低且要求較高的電源電壓，脈沖的上升沿一般為納秒級；基于火花隙的光導(dǎo)開關(guān)能產(chǎn)生千伏以上的脈沖，但產(chǎn)生的脈沖重復(fù)頻率太低，而且工作時需要幾百至幾千伏的電源電壓，體積龐大，不利于小型化的設(shè)計要求；雙極型晶體管產(chǎn)生的脈沖性能好，可觸發(fā)頻率高，幅度可達(dá)幾十伏，能夠滿足一般收、發(fā)系統(tǒng)的技術(shù)要求，但產(chǎn)生的脈沖的上升沿一般為納秒級。利用傳統(tǒng)的脈沖產(chǎn)生方法很難實現(xiàn)上升沿小于50ps的脈沖信號。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，以利于實現(xiàn)50ps超快脈沖沿的產(chǎn)生，解決傳統(tǒng)電路難以實現(xiàn)的超快脈沖產(chǎn)生的問題。
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于:該電路包括
[0005]FPGA波形控制器，用于產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號，
[0006]信號轉(zhuǎn)換模塊，用于將來自所述FPGA波形控制器的第一控制信號和第二控制信號轉(zhuǎn)換為相位相同幅度不同的第一脈沖信號和第二脈沖信號，和
[0007]超高速電壓比較器，用于對所述第一脈沖信號和第二脈沖信號進(jìn)行幅度比較，并輸出超快脈沖信號。 [0008]優(yōu)選的，所述信號轉(zhuǎn)換模塊包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括第一數(shù)模變換器和第一放大器，所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與第一放大器連接；所述第二支路包括第二數(shù)模變換器和第二放大器，所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與第二放大器連接。
[0009]優(yōu)選的，所述信號轉(zhuǎn)換模塊還包括在第一數(shù)模變換器和第一放大器之間連接的第一濾波器，在第二數(shù)模變換器和第二放大器之間連接的第二濾波器。
[0010]優(yōu)選的，所述第一支路根據(jù)所述第一控制信號輸出直流電壓作為超高速電壓比較器的門限電壓Vh ;所述第二支路根據(jù)所述第二控制信號輸出頻率可調(diào)、幅度可控的脈沖信號作為超高速電壓比較器的輸入信號。
[0011]優(yōu)選的，所述超快脈沖產(chǎn)生電路采用多層板設(shè)計。[0012]優(yōu)選的，該電路的輸入輸出阻抗為50歐姆。
[0013]優(yōu)選的，該電路的輸入輸出接口采用2.92mmSMA。
[0014]優(yōu)選的，所述超快脈沖產(chǎn)生電路輸出上升沿小于50ps的超快脈沖信號。
[0015]本實用新型的有益效果:本實用新型基于超高速電壓比較器可獲得上升沿為50ps、脈寬大約為lOOps，并且具有理想功率、理想波形的高速低抖動的脈沖信號，同時該電路還具有功率低、體積小、重量輕和結(jié)構(gòu)簡單的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1示出一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路的示意性框圖。
[0017]圖中1、FPGA波形控制器，2、第一數(shù)模變換器，3、第二數(shù)模變換器，4、第一濾波器，
5、第二濾波器，6、第一放大器，7、第二放大器，8、超高速電壓比較器。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0019]一種超快脈沖產(chǎn)生電路，該電路包括FPGA波形控制器1，用于產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號；信號轉(zhuǎn)換模塊，用于將來自所述FPGA波形控制器I的第一控制信號和第二控制信號轉(zhuǎn)換為相位相同幅度不同的第一脈沖信號和第二脈沖信號，所述信號轉(zhuǎn)換模塊包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括第一數(shù)模變換器2和第一放大器6,所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器2的輸出端與第一放大器6連接，所述第二支路包括第二數(shù)模變換器3和第二放大器7，所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器3的輸出端與第二放大器7連接，所述信號轉(zhuǎn)換模塊還包括在第一數(shù)模變換器2和第一放大器6之間連接的第一濾波器4，在第二數(shù)模變換器3和第二放大器7之間連接的第二濾波器5 ;超高速電壓比較器8，用于對所述第一脈沖信號和第二脈沖信號進(jìn)行幅度比較，并輸出上升沿小于50ps的脈沖信號，所述電路采用多層板設(shè)計，所述電路的輸入輸出接口采用2.92mmSMA。
[0020]本實用新型工作原理:FPGA波形控制器I輸出兩路控制信號，分別控制兩個支路上的第一數(shù)模變換器2和第二數(shù)模變換器3，使兩支路上的第一數(shù)模變換器2和第二數(shù)模變換器3輸出相位同步、幅度不同的脈沖信號。由于受其它噪聲信號影響，數(shù)模變換器2，3輸出信號的抖動比較大，幅度和頻率不穩(wěn)定，需要對該信號進(jìn)行濾波，消除雜散信號。濾波器4，5主要作用是濾除雜散，提高數(shù)模變換器輸出信號的質(zhì)量，減小兩支路上脈沖信號的幅度波動。由于數(shù)模變換器輸出的信號幅度都比較小，而且兩支路信號幅度差也較小，不能驅(qū)動超高速電壓比較器正常工作，因此兩支路上信號幅度需要放大，使兩支路上的電壓及兩支路的信號電壓差足夠驅(qū)動超高速電壓比較器正常工作。放大器6，7主要用于將信號電壓放大到需要的大?。划?dāng)兩支路輸出的信號電壓差大于例如400mV時，超高速電壓比較器8輸出高電平；當(dāng)兩支路輸出的信號電壓差小于例如400mV時，超高速電壓比較器輸出低電平；超高速電壓比較器8會產(chǎn)生上升沿為50ps的快速小抖動脈沖信號。
[0021]本實用新型所述電路采用多層板設(shè)計，每個供電平面相對獨立，最大限度減少回路中感抗；其次，該電路結(jié)構(gòu)應(yīng)保證輸入輸出阻抗為50歐姆的阻抗匹配，輸入輸出接口為
2.92mmSMA,減少輸入輸出信號的抖動。電路板采用0.254mm羅杰斯4350B板材。電路運行前，需要對超高速電壓比較器8、第一數(shù)模變換器2和第二數(shù)模變換器3進(jìn)行調(diào)節(jié)，首先，通過FPGA設(shè)定第一數(shù)模變換器2輸出直流電壓。該直流電壓通過第一放大器6放大后作為超高速電壓比較器8門限電壓Vh輸入超高速電壓比較器8的第一輸入端；其次，通過FPGA控制第二數(shù)模變換器3輸出頻率可調(diào)、幅度可控的脈沖信號。此脈沖信號經(jīng)第二放大器7放大后作為輸入信號輸入超高速電壓比較器8的第二輸入端。如果第二輸入端的輸入信號從低狀態(tài)接近超高速電壓比較器8的門限電平+VH，同時輸入脈沖信號的電壓超過+Vh/2時，超高速電壓比較器8輸出一個從低變?yōu)楦叩纳仙盘?；?dāng)輸入信號電平穩(wěn)定不變時，超高速電壓比較器8輸出保留一個高狀態(tài)。如果輸入信號從高狀態(tài)變換為低狀態(tài)，同時輸入脈沖信號的電壓小于Vh/2時,超高速電壓比較器8輸出一個從高變?yōu)榈偷南陆敌盘枺?dāng)輸入信號電平穩(wěn)定不變時，超高速電壓比較器8輸出保留一個低狀態(tài)，直到輸入信號從低狀態(tài)接近超高速電壓比較器8門限電平+Vh，超高速電壓比較器8輸出下一個變化周期。用這種工作方式，減少O電平信號對脈沖產(chǎn)生電路輸出脈沖信號的影響,大大降低了脈沖產(chǎn)生電路所輸出的脈沖信號的抖動。
[0022]基于上述本實用新型所述的技術(shù)方案，可獲得上升沿為50ps、脈寬大約為lOOps，并且具有理想功率、理想波形的高速低抖動的脈沖信號，同時該電路還具有功率低、體積小、重量輕和結(jié)構(gòu)簡單的特點。本實用新型可可廣泛用于寬帶設(shè)備的瞬態(tài)響應(yīng)的校準(zhǔn)以及示波器上升沿的校準(zhǔn)。同時也可以用于自動測試設(shè)備的設(shè)計、醫(yī)療成像與診斷、門限探測、高速觸發(fā)電路、高速時鐘信號產(chǎn)生等。
[0023]可以理解為，本實用新型是通過一些實施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進(jìn)行各種改變或等效替換。另外，在本實用新型的教導(dǎo)下，可以對這些特征和實施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會脫離本實用新型的精神和范圍。因此，本實用新型不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于:該電路包括 FPGA波形控制器，用于產(chǎn)生第一控制信號和第二控制信號， 信號轉(zhuǎn)換模塊，用于將來自所述FPGA波形控制器的第一控制信號和第二控制信號轉(zhuǎn)換為相位相同幅度不同的第一脈沖信號和第二脈沖信號，和 超高速電壓比較器，用于對所述第一脈沖信號和第二脈沖信號進(jìn)行幅度比較，并輸出超快脈沖信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于: 所述信號轉(zhuǎn)換模塊包括第一支路和第二支路，所述第一支路包括第一數(shù)模變換器和第一放大器，所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與第一放大器連接； 所述第二支路包括第二數(shù)模變換器和第二放大器，所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與第二放大器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于: 所述信號轉(zhuǎn)換模塊還包括在第一數(shù)模變換器和第一放大器之間連接的第一濾波器，在第二數(shù)模變換器和第二放大器之間連接的第二濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于: 所述第一支路根據(jù)所述第一控制信號輸出直流電壓作為超高速電壓比較器的門限電壓Vh ； 所述第二支路根據(jù)所述第二控制信號輸出頻率可調(diào)、幅度可控的脈沖信號作為超高速電壓比較器的輸入信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于:所述超快脈沖產(chǎn)生電路采用多層板設(shè)計。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于該電路的輸入輸出阻抗為50歐姆。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于:該電路的輸入輸出接口采用2.92mmSMA。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超高速電壓比較器的超快脈沖產(chǎn)生電路，其特征在于:所述超快脈沖產(chǎn)生電路輸出上升沿小于50ps的超快脈沖信號。
【文檔編號】H03K3/02GK203482170SQ201320602639
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】孫小續(xù), 杜慶榮 申請人:北京無線電計量測試研究所