一種多路時(shí)序觸發(fā)器的制造方法
【專利摘要】一種多路時(shí)序觸發(fā)器，包括放電觸發(fā)器(1)、A路LD激光光源分光器(2)、B路光分束器(3)、LD激光光源接收器(4)和延時(shí)模塊(5)。放電觸發(fā)器(1)的輸入接5V直流電源，放電觸發(fā)器(1)的輸出接A路LD激光光源分光器(2)，A路LD激光光源分光器(2)將輸入的電信號(hào)分為A路光信號(hào)，A路光信號(hào)通過A路光纖分別連接A個(gè)B路光分束器(3)；A個(gè)B路光分束器共輸出A×B路光信號(hào)，A×B路光信號(hào)通過光纖接A×B個(gè)LD激光光源接收器(4)，A×B個(gè)LD激光光源接收器(4)的輸出連接A×B個(gè)延時(shí)模塊(5)，A×B個(gè)延時(shí)模塊(5)的輸出即為具有不同延時(shí)的A×B路延時(shí)觸發(fā)信號(hào)。
【專利說明】一種多路時(shí)序觸發(fā)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多路時(shí)序觸發(fā)器，特別涉及脈沖功率領(lǐng)域多模塊脈沖電源系統(tǒng)的時(shí)序放電觸發(fā)器。

【背景技術(shù)】
[0002]脈沖功率源是脈沖功率領(lǐng)域研究和發(fā)展的必備條件。脈沖功率技術(shù)的發(fā)展水平受限于脈沖功率源的發(fā)展水平。為了突破單一脈沖功率源輸出能力的限制，多模塊時(shí)序放電是有效的解決方法。由多模塊組成的脈沖功率源需要按照要求對(duì)每個(gè)組成模塊按照一定時(shí)序進(jìn)行觸發(fā)控制，通過對(duì)每個(gè)模塊的單一輸出進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)組合，得到滿足要求的最終的輸出波形。因此，高精度的多路時(shí)序觸發(fā)控制器是影響脈沖功率源系統(tǒng)最終參數(shù)的關(guān)鍵儀器設(shè)備之一。多路時(shí)序觸發(fā)器的研制成功，可用于電磁發(fā)射、地質(zhì)勘探【技術(shù)領(lǐng)域】、采用級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)波形發(fā)生器、多電平變頻器等采用串、并聯(lián)時(shí)序控制的觸發(fā)系統(tǒng)中。
[0003]專利201210549544.4介紹了一種基于多路開關(guān)延時(shí)輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)，該專利通過時(shí)序脈沖發(fā)生器產(chǎn)生有一定時(shí)間間隔的觸發(fā)脈沖串，并對(duì)三個(gè)觸發(fā)脈沖進(jìn)行光電隔離和放大后用于脈沖源中開關(guān)的觸發(fā)，這一方式對(duì)于觸發(fā)路數(shù)較少時(shí)適用，觸發(fā)路數(shù)增加時(shí)，通常增加時(shí)序觸發(fā)器性能以便輸出具有不同延時(shí)的多路觸發(fā)信號(hào)，對(duì)時(shí)序觸發(fā)器的開發(fā)能力要求較高，同時(shí)，多路具有不同延時(shí)的觸發(fā)信號(hào)采用單獨(dú)的傳輸路徑，路數(shù)多、距離遠(yuǎn)時(shí)系統(tǒng)成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服高性能多路時(shí)序觸發(fā)器開發(fā)能力的限制，提出一種簡(jiǎn)單的多路、高精度、時(shí)序可調(diào)的觸發(fā)器。本發(fā)明對(duì)開發(fā)能力要求低、開發(fā)周期短、系統(tǒng)硬件成本低，可用于脈沖功率源系統(tǒng)中多路模塊電源的時(shí)序觸發(fā)，也可用于其他需要多路高精度時(shí)序觸發(fā)的儀器設(shè)備中。
[0005]本發(fā)明包括5個(gè)組成部分:放電觸發(fā)器、A路LD激光光源分光器、B路光分束器、LD激光光源接收器和延時(shí)模塊。放電觸發(fā)器的輸入接5V直流電源，放電觸發(fā)器的輸出接A路LD激光光源分光器,放電觸發(fā)器的輸入為電信號(hào),輸出為電信號(hào)。A路LD激光光源分光器將放電觸發(fā)器輸出的電信號(hào)分為A路光信號(hào)，A路光信號(hào)通過A路光纖分別接A個(gè)B路光分束器，光分束器輸入為光信號(hào)，輸出為光信號(hào)。A個(gè)B路光分束器共輸出AXB個(gè)光信號(hào)，AXB路光信號(hào)接AXB個(gè)LD激光光源接收器，LD激光光接收器輸入為光信號(hào)，輸出為電信號(hào)。AXB個(gè)LD激光光源接收器輸出接AXB個(gè)延時(shí)模塊，AXB個(gè)延時(shí)模塊的輸出即是可具有AXB個(gè)不同延時(shí)的AXB路延時(shí)觸發(fā)信號(hào)。A路LD激光光源分光器和B路光分束器的路數(shù)取決于LD激光光源分光器中激光光源的功率、光信號(hào)在LD激光光源分光器、光分束器中的衰耗，以及LD激光光源接收器接收功率的大小，分路的原則是激光光源經(jīng)過分路和在傳輸過程中的損耗后，每路剩余的光功率能夠大于LD激光光源接收功率的最小值即可。LD激光光源功率越大，所能分路越多，光信號(hào)在傳輸過程中衰耗越大，所能分的路數(shù)越少，LD激光光源接收器所需接收功率越大，所能分的路數(shù)越少。LD激光光源分光器和光分束器所分路數(shù)越多，每一路中光能量越少，降低了光信號(hào)的響應(yīng)速度，即觸發(fā)信號(hào)在整個(gè)光路上的延時(shí)會(huì)增加，以上需綜合考慮。目前市場(chǎng)上較大的LD激光光源功率約為200mW，64路LD激光光源分光器技術(shù)也很成熟，LD激光光接收器的接收功率一般小于lmW，可根據(jù)具體選擇的硬件損耗分配LD激光光源分光器和光分束器的路數(shù)。A、B的分配根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布線進(jìn)行調(diào)整。
[0006]本發(fā)明的工作原理和工作過程如下:首先將本發(fā)明各個(gè)組成部分正確連接，AXB個(gè)時(shí)序配置到AXB個(gè)延時(shí)模塊中。放電觸發(fā)器是單一方波信號(hào)源，按下放電按鈕，即可輸出一個(gè)方波信號(hào)，該方波信號(hào)經(jīng)過I個(gè)A路LD激光光源分光器、A個(gè)B路光分束器、AXB個(gè)LD激光光源接收器后,輸出AXB個(gè)電信號(hào),該AXB個(gè)電信號(hào)在認(rèn)可系統(tǒng)時(shí)間誤差的基礎(chǔ)上被認(rèn)為是同一時(shí)刻的電信號(hào)，分別輸入AXB個(gè)延時(shí)模塊。延時(shí)模塊為上升沿觸發(fā)方式，收到信號(hào)的上升沿后延時(shí)模塊中的計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，達(dá)到延時(shí)模塊中配置好的延時(shí)時(shí)間即輸出方波信號(hào)，從而使得系統(tǒng)輸出AXB路具有不同延時(shí)的觸發(fā)信號(hào)。
[0007]本發(fā)明觸發(fā)器的時(shí)序誤差主要取決于LD激光光源分光器、光分路器、LD激光光源接收器和延時(shí)模塊的精度，有效控制LD激光光源分光器、光分路器、LD激光光源接收器和延時(shí)模塊精度，即可控制整個(gè)觸發(fā)器AXB路觸發(fā)信號(hào)間的時(shí)間誤差。
[0008]本發(fā)明的積極效果是:
[0009]1.放電觸發(fā)信號(hào)由單一信號(hào)源發(fā)出，代表了觸發(fā)基準(zhǔn)時(shí)刻，即基準(zhǔn)時(shí)刻是唯一的。本發(fā)明為按鈕控制，每次按下放電觸發(fā)器按鈕開關(guān)，即可輸出AXB路具有一定時(shí)序的電信號(hào)，時(shí)序通過延時(shí)模塊可調(diào)。將放電觸發(fā)器更換為其它可編程的控制電路后(輸出5V TTL電平)，可實(shí)現(xiàn)多路時(shí)序信號(hào)可編程輸出。
[0010]2.采用A路LD激光光源分光器、B路光分束器將基準(zhǔn)時(shí)刻的一個(gè)觸發(fā)信號(hào)變?yōu)锳XB路光信號(hào)進(jìn)行傳輸，AXB路光信號(hào)之間的時(shí)間差極小，僅為光信號(hào)轉(zhuǎn)換、傳輸過程產(chǎn)生的納秒級(jí)時(shí)間差異，可認(rèn)為經(jīng)過A路LD激光光源分光器、B路光分束器兩級(jí)分光后輸出了 AXB路同一時(shí)刻光信號(hào),實(shí)現(xiàn)了同一時(shí)刻觸發(fā)信號(hào)從一路到多路的分化。
[0011]3.AXB路觸發(fā)信號(hào)通過光纖傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離、無干擾傳輸。
[0012]4.AX B路光信號(hào)經(jīng)LD激光光源接收器和延時(shí)模塊后輸出AXB路具有不同延時(shí)的觸發(fā)電信號(hào)，此過程產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)間誤差僅為由LD激光光源接收器和延時(shí)模塊精度引起的誤差，有效控制LD激光光源接收器和延時(shí)模塊精度即可控制整個(gè)觸發(fā)系統(tǒng)AXB路觸發(fā)信號(hào)間的時(shí)間誤差。
[0013]5.改變LD激光光源分光器或光分束器的路數(shù)即可改變整個(gè)觸發(fā)系統(tǒng)觸發(fā)信號(hào)數(shù)量，且不引起系統(tǒng)延時(shí)精度的降低。
[0014]6.延時(shí)模塊延時(shí)時(shí)間根據(jù)需要可調(diào)，延時(shí)范圍由延時(shí)模塊設(shè)計(jì)決定。
[0015]本發(fā)明可用于電磁發(fā)射技術(shù)研究中的模塊化脈沖電源、地質(zhì)勘探中的相控陣震源、采用級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)的波形發(fā)生器、多電平變頻器中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的示意圖，圖中:I放電觸發(fā)器，2A路LD激光光源分光器，3B路光分束器，4LD激光光源接收器，5延時(shí)模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0018]本發(fā)明具體實(shí)施以128路延時(shí)觸發(fā)信號(hào)為例。如圖1所示:本發(fā)明觸發(fā)器包括放電觸發(fā)器1，32路LD激光光源分光器2，4路光分束器3，LD激光光源接收器4和延時(shí)模塊
5。放電觸發(fā)器I的輸入接5V電脈沖信號(hào),放電觸發(fā)器I的輸出接32路LD激光光源分光器,32路LD激光光源分光器的輸入為I個(gè)電信號(hào)，輸出為32路光信號(hào)。32路LD激光光源分光器的輸出通過光纖分別接32個(gè)4路光分束器,4路光分束器輸入為I個(gè)光信號(hào)，輸出為4個(gè)光信號(hào)。32個(gè)4路光分束器共輸出128路光信號(hào)，128路光信號(hào)分別接128個(gè)LD激光光源接收器，每個(gè)LD激光光源接收器輸出接一個(gè)延時(shí)模塊，共輸出128個(gè)路延時(shí)觸發(fā)信號(hào)。放電觸發(fā)器米用HEF4538、5V直流電源、按鈕開關(guān)組成一個(gè)方波信號(hào)發(fā)生器,按下按鈕開關(guān)后，該電路輸出一個(gè)脈寬可調(diào)的5V TTL信號(hào)；32路LD激光光源分光器、4路光分束器和LD激光光源接收器可商購(gòu)，由于本發(fā)明中認(rèn)為I路電信號(hào)經(jīng)過電轉(zhuǎn)光、分光、傳輸、光轉(zhuǎn)電后認(rèn)為信號(hào)仍為同一時(shí)刻，因此需要對(duì)上述器件的的轉(zhuǎn)換時(shí)間對(duì)廠家進(jìn)行明確規(guī)定，具體實(shí)施中系統(tǒng)的時(shí)間分散性小于50ns ;延時(shí)電路為自行開發(fā)，核心芯片采用CPLD，延時(shí)時(shí)間范圍Ius?1ms,延時(shí)調(diào)節(jié)步長(zhǎng)為lus。
[0019]本發(fā)明工作過程如下所述:首先將電路、光路正確連接并打開各電路電源，按照延時(shí)要求調(diào)節(jié)128延時(shí)模塊的具體延時(shí)，按下放電觸發(fā)器按鈕，此時(shí)128路延時(shí)模塊即可輸出具有規(guī)定延時(shí)的128路電信號(hào)，該信號(hào)可提供給模塊化電源開關(guān)的驅(qū)動(dòng)或觸發(fā)電路。
[0020]本發(fā)明主要用于模塊化電源中?；谀壳半娏﹄娮悠骷陌l(fā)展水平，很多高電壓、大電流的應(yīng)用場(chǎng)合或需要特殊形狀電信號(hào)的應(yīng)用場(chǎng)合難以通過單一電源模塊實(shí)現(xiàn)，而只能通過多模塊電源的串、并聯(lián)或時(shí)序控制疊加出需要的電信號(hào)，為此采用多模塊疊加的電源系統(tǒng)中均需要多路時(shí)序觸發(fā)器。該發(fā)明可用于電磁發(fā)射技術(shù)研究中的模塊化脈沖電源、地質(zhì)勘探中的相控陣震源、采用級(jí)聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)波形發(fā)生器中、多電平變頻器中。
【權(quán)利要求】
1.一種多路時(shí)序觸發(fā)器，其特征在于，所述的多路時(shí)序觸發(fā)器包括放電觸發(fā)器(I)、A路LD激光光源分光器(2)、B路光分束器(3)、LD激光光源接收器(4)和延時(shí)模塊(5)；放電觸發(fā)器(I)的輸入接5V直流電源，放電觸發(fā)器(I)的輸出接A路LD激光光源分光器(2), A路LD激光光源分光器(2)的輸入為電信號(hào),其輸出為光信號(hào)；A路LD激光光源分光器(2)將輸入的電信號(hào)分為A路光信號(hào)，A路光信號(hào)通過A路光纖分別連接A個(gè)B路光分束器(3),B路光分束器(3)的輸入為光信號(hào),輸出為光信號(hào)4個(gè)B路光分束器共輸出AXB路光信號(hào)，AXB路光信號(hào)接AXB個(gè)LD激光光源接收器(4)，LD激光光源接收器(4)的輸入為光信號(hào)，輸出為電信號(hào)；AXB個(gè)LD激光光源接收器的輸出連接AXB個(gè)延時(shí)模塊(5)，AXB個(gè)延時(shí)模塊(5)的輸出即是可具有AXB個(gè)不同延時(shí)的AXB路延時(shí)觸發(fā)信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1所述的多路時(shí)序觸發(fā)器，其特征在于，所述的A路LD激光光源分光器和B路光分束器的路數(shù)取決于LD激光光源分光器中激光光源的功率，以及光信號(hào)在LD激光光源分光器、光分束器中的衰耗和LD激光光源接收器接收功率的大小；分路的原則是激光光源經(jīng)過分路和在傳輸過程中的損耗后，每路剩余的光功率能夠大于LD激光光源接收功率的最小值即可。
【文檔編號(hào)】H03K17/28GK104270128SQ201410471820
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】高迎慧, 孫鷂鴻, 徐旭哲, 嚴(yán)萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所