[實用新型]一種基于隧道二極管的窄脈沖發生電路

有效

• 申請號: 201520593434.7
• 申請日: 2015-08-07
• 公開（公告）號: CN204886901U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 張楊鍇;李青;童仁園;王燕杰;曹波
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超;林懷禹

技術領域

本實用新型涉及電子電路領域，特別是涉及了一種基于隧道二極管的窄脈沖發生電路，能實現發生ns(納秒)級甚至ps(皮秒)級的窄脈沖信號。

背景技術

電窄脈沖被充分的應用在計算機、雷達、通信、自動控制等領域，例如基于時域反射技術的電纜測試，時域反射裝置對被測電纜發出窄脈沖，脈沖通過電纜形變點時會產生回波，通過接收回波進行比較便能準確測量電纜的變形位置，儀器發出的脈沖越窄，幅度越大，在電纜中傳播的距離越遠，測量電纜變形具體位置的能力越強。在自動控制方面，例如將電信號轉換成角位移或直線位移的微電機叫做脈沖電動機。每給它—個電脈沖信號，轉子就旋轉一個固定角度稱為步距角。步距不受電壓波動、負載大小和環境條件變化的影響，幾乎沒有慣性和積累誤差。可廣泛用于機床的程序控制和數字控制技術中。

當前常見的窄脈沖產生電路有Marx電路也有時序邏輯電路直接產生。Marx電路可由雪崩三極管和電容電阻等基本元件構成，利用三極管的雪崩效應，從而達到瞬間電壓增大，電壓跳變的效果，產生速度極快的電壓脈沖。但是有觸發時間間隔長、信號輸出不穩定等缺點，很難用到實際生產之中。

時序邏輯電路直接發生窄脈沖，由于時序邏輯芯片輸出電壓幅度較低，且產生的窄脈沖上升沿一般為十納秒級以上，往往達不到設備要求，此種方法在高精度要求儀器中很難得到應用。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型的主要目的在于提供了一種基于隧道二極管的窄脈沖發生電路，結構簡單，發射頻率高，能實現發生ns(納秒)級甚至ps(皮秒)級的窄脈沖信號，輸出電壓大且可靠性高，由于其成本低廉，更能廣泛的得到應用。

本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型包括主電路和驅動電路，主電路主要由包含有微波三極管Q2的上路、包含有微波三極管Q1和微波三極管Q3的下路以及包含有微波三極管Q1的放大電路組成；上路和下路之間并聯，上路和下路的輸入端均與驅動電路連接，上路和下路的輸出端均經放大電路輸出窄脈沖信號，上路、下路和放大電路均與直流電源VCC連接。

所述的上路包括微波三極管Q2、電阻R5和電阻R9，微波三極管Q2的集電極經電阻R5連接直流電源VCC，微波三極管Q2的發射級接地，微波三極管Q2的集電極經電阻R9連接下路；所述的下路中，包括微波三極管Q1、微波三極管Q3、電阻R1～電阻R4、電阻R6～電阻R8和肖特基二極管D1；微波三極管Q1集電極分別與電阻R1和電容C1的一端連接，電阻R1的另一端連接直流電源VCC，微波三極管Q1的發射級經電阻R2接地，電容C1的另一端經電阻R3接地，電容C1的另一端依次經肖特基二極管D1、電阻R4后連接到微波三極管Q3的基極；微波三極管Q3的基極和集電極之間串聯有電阻R6，微波三極管Q3集電極接地，微波三極管Q3集電極分別與電阻R7和電阻R8的一端，電阻R7的另一端連接直流電源VCC，電阻R8的另一端與上路的電阻R9連接，電阻R8的另一端經隧道二極管D2接地；放大電路包括微波三極管Q4和電阻R10～電阻R12，微波三極管Q4基極經電容C2與下路中電阻R8的另一端連接，微波三極管Q4基極經電阻R11接地，微波三極管Q4基極與集電極之間串聯有電阻R10，微波三極管Q4集電極經電阻R12接直流電源VCC，微波三極管Q4集電極經電容R12輸出窄脈沖信號。

所述的驅動電路采用現場可編程門陣列FPGA(Field－ProgrammableGateArray,簡稱FPGA)。

所述的微波三極管Q1和微波三極管Q2均由驅動電路提供脈沖寬度調制信號進行驅動。

所述的現場可編程門陣列FPGA輸出PWM信號的I/O口連接到微波三極管Q1和微波三極管Q2的基極。

所述窄脈沖信號的發生頻率與現場可編程門陣列FPGA輸出的PWM信號頻率相同。

所述的微波三極管Q1、Q2和Q4為NPN型微波三極管，微波三極管Q3為PNP型微波三極管。

本實用新型采用上述技術方案，具有以下有益效果：

1、結構簡單，主電路僅由隧道管與基本電子元器件組成，電路結構簡單清晰，容易搭建。

2、使用靈活，通過現場可編程門陣列(FPGA)對脈沖寬度調制(PWM)信號頻率控制，可產生可變頻率的ps(皮秒)級窄脈沖。

3、本實用新型電路搭建成本低廉，電路結構效率高，有很好的應用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型電路的拓撲圖。

圖2是本實用新型中PWM信號上升沿時B點電勢變化波形圖。