[發明專利]納秒級高壓脈沖開關驅動電路

有效

• 申請號: 202010878276.5
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112165240B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 裴崇雷;金東東;紀春恒;孫磊
• 申請（專利權）人: 山東航天電子技術研究所
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H03K3/353
• 代理公司: 北京金碩果知識產權代理事務所(普通合伙) 11259
• 代理人: 郝曉霞

本發明所述的納秒級高壓脈沖開關驅動電路，提出一種納秒級高速脈沖電壓驅動電路，以實現探測器飛行時間選通中的納秒級高速快門控制。納秒級高壓脈沖開關驅動電路包括信號邊沿鎖存提取電路、正負高壓轉換電路(含?200V變換電路和+50V變換電路兩部分)、控制信號反向增強電路、以及MOSFET開關電路。

技術領域

本發明涉及一種用于控制像增強器的納秒級高壓脈沖開關驅動電路，屬于集成電路設計領域。

背景技術

隨著國內微電子和芯片工藝設計技術的快速發展，高速高頻系統的使用范圍越來越廣泛。距離選通激光成像是一種主動成像技術，通過計算光子飛行時間而實現控制探測器的高速開關狀態，從而有效地降低介質對光線的衰減作用、屏蔽背向散射噪聲和實現在如雨、霧或水下等復雜環境條件下的遠距離目標成像。

現有技術中，探測器的開關狀態通常是采用高速選通脈沖控制電路來實現的。目前距離選通成像控制領域需要對探測器進行納秒級別的快門控制，而探測器的快門開關是通過前端光陰極的正負高壓脈沖實現的，一般為+50V和-200脈沖信號，因此需要納秒級別的高壓脈沖驅動。

現有高速選通電路脈寬最高為百納秒級，重頻為幾十kHz，顯然無法滿足上述控制精度的要求。另外，現有高速選通電路具有觸發邊沿慢、延時長等缺陷，無法滿足探測器納秒級觸發技術要求。

有鑒于此，特提出本專利申請。

發明內容

本申請所述的納秒級高壓脈沖開關驅動電路，在于解決上述現有技術存在的問題而提出一種納秒級高速脈沖電壓驅動電路，以實現探測器飛行時間選通中的納秒級高速快門控制。

為實現上述設計目的，所述的納秒級高壓脈沖開關驅動電路，包括信號邊沿鎖存提取電路、正負高壓轉換電路(含-200V變換電路和+50V變換電路兩部分)、控制信號反向增強電路、以及MOSFET開關電路。

其中，信號邊沿鎖存提取電路用于輸入信號的脈寬提取，即通過選用高速觸發邏輯器件對輸入的TTL信號進行邊沿提取(輸入信號脈寬最窄可為納秒級)。觸發器采集并鎖存輸入信號的上升沿和下降沿，通過邏輯電路處理以獲得具有等同輸入信號寬度時間差的正負脈沖信號，以作為后端電路的觸發信號和控制信號使用。同時，此部分電路還起到對信號進行隔離去噪的作用。

正負高壓轉換電路用于進行跟隨控制，具有一定時間差的正負脈沖信號作為跟隨控制芯片的時鐘信號和控制信號，經過處理器后得到兩路一定寬度的脈沖信號。同時，脈沖信號具有一定的驅動能力，兩路脈沖的上升沿和下降沿時間差仍保持為輸入TTL信號的脈沖寬度。

控制信號反向增強電路，采用數個高速反相器對兩路、具有一定寬度的脈沖信號進行邊沿采集，以獲得多路脈沖信號。在提高輸出信號驅動能力的同時，用以實現快速邊沿觸發的目的。

MOSFET開關電路，選用高速MOSFET開關管。在驅動信號控制下，MOSFET開關管可實現納秒級通斷操作，最終輸出納秒級正負高壓脈沖信號。

綜上內容，本申請所述的納秒級高壓脈沖開關驅動電路具有如下優點：

1、能夠應用于如激光雷達飛行時間選通控制等高速高頻系統，快門控制實現納秒級水平，控制精度較高、響應速度快，輸出信號在上升沿、下降沿均在納秒級別；

2、能夠根據任意脈寬輸入TTL信號，同時輸出任意脈寬正負高壓脈沖；

3、具有低延時的特點，輸出固有延時不超過50納秒；

4、響應頻率范圍較大，最高輸入信號頻率可達300kHz，最窄脈寬可達3納秒。

附圖說明

以下附圖是本申請具體實施方式的舉例說明。

圖1是本申請所述納秒級高壓脈沖開關驅動電路的結構框圖；