基于隧道二極管的窄脈沖發(fā)生電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，特別是涉及了一種基于隧道二極管的窄脈沖發(fā)生電路，能實(shí)現(xiàn)發(fā)生ns (納秒)級(jí)甚至PS (皮秒)級(jí)的窄脈沖信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002]電窄脈沖被充分的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、雷達(dá)、通信、自動(dòng)控制等領(lǐng)域，例如基于時(shí)域反射技術(shù)的電纜測(cè)試，時(shí)域反射裝置對(duì)被測(cè)電纜發(fā)出窄脈沖，脈沖通過電纜形變點(diǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生回波，通過接收回波進(jìn)行比較便能準(zhǔn)確測(cè)量電纜的變形位置，儀器發(fā)出的脈沖越窄，幅度越大，在電纜中傳播的距離越遠(yuǎn)，測(cè)量電纜變形具體位置的能力越強(qiáng)。在自動(dòng)控制方面，例如將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的微電機(jī)叫做脈沖電動(dòng)機(jī)。每給它一個(gè)電脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度稱為步距角。步距不受電壓波動(dòng)、負(fù)載大小和環(huán)境條件變化的影響，幾乎沒有慣性和積累誤差?？蓮V泛用于機(jī)床的程序控制和數(shù)字控制技術(shù)中。
[0003]當(dāng)前常見的窄脈沖產(chǎn)生電路有Marx電路也有時(shí)序邏輯電路直接產(chǎn)生。Marx電路可由雪崩三極管和電容電阻等基本元件構(gòu)成，利用三極管的雪崩效應(yīng)，從而達(dá)到瞬間電壓增大，電壓跳變的效果，產(chǎn)生速度極快的電壓脈沖。但是有觸發(fā)時(shí)間間隔長(zhǎng)、信號(hào)輸出不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，很難用到實(shí)際生產(chǎn)之中。
[0004]時(shí)序邏輯電路直接發(fā)生窄脈沖，由于時(shí)序邏輯芯片輸出電壓幅度較低，且產(chǎn)生的窄脈沖上升沿一般為十納秒級(jí)以上，往往達(dá)不到設(shè)備要求，此種方法在高精度要求儀器中很難得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供了一種基于隧道二極管的窄脈沖發(fā)生電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)射頻率高，能實(shí)現(xiàn)發(fā)生ns (納秒)級(jí)甚至ps (皮秒)級(jí)的窄脈沖信號(hào)，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(yīng)用。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明包括主電路和驅(qū)動(dòng)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Ql和微波三極管Q3的下路以及包含有微波三極管Ql的放大電路組成；上路和下路之間并聯(lián)，上路和下路的輸入端均與驅(qū)動(dòng)電路連接，上路和下路的輸出端均經(jīng)放大電路輸出窄脈沖信號(hào)，上路、下路和放大電路均與直流電源VCC連接。
[0008]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(jīng)電阻R5連接直流電源VCC，微波三極管Q2的發(fā)射級(jí)接地，微波三極管Q2的集電極經(jīng)電阻R9連接下路；所述的下路中，包括微波三極管Ql、微波三極管Q3、電阻Rl?電阻R4、電阻R6?電阻R8和肖特基二極管Dl ;微波三極管Ql集電極分別與電阻Rl和電容Cl的一端連接，電阻Rl的另一端連接直流電源VCC，微波三極管Ql的發(fā)射級(jí)經(jīng)電阻R2接地，電容Cl的另一端經(jīng)電阻R3接地，電容Cl的另一端依次經(jīng)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(lián)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(jīng)隧道二極管D2接地；放大電路包括微波三極管Q4和電阻RlO?電阻R12，微波三極管Q4基極經(jīng)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(jīng)電阻Rll接地，微波三極管Q4基極與集電極之間串聯(lián)有電阻R10，微波三極管Q4集電極經(jīng)電阻R12接直流電源VCC，微波三極管Q4集電極經(jīng)電容R12輸出窄脈沖信號(hào)。
[0009]所述的驅(qū)動(dòng)電路采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA (Field 一 ProgrammabIe GateArray,簡(jiǎn)稱 FPGA)。
[0010]所述的微波三極管Ql和微波三極管Q2均由驅(qū)動(dòng)電路提供脈沖寬度調(diào)制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0011]所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA輸出PffM信號(hào)的I/O 口連接到微波三極管Ql和微波三極管Q2的基極。
[0012]所述窄脈沖信號(hào)的發(fā)生頻率與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA輸出的PffM信號(hào)頻率相同。
[0013]所述的微波三極管Ql、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。
[0014]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:
[0015]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主電路僅由隧道管與基本電子元器件組成，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，容易搭建。
[0016]2、使用靈活，通過現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)對(duì)脈沖寬度調(diào)制(PffM)信號(hào)頻率控制，可產(chǎn)生可變頻率的ps (皮秒)級(jí)窄脈沖。
[0017]3、本發(fā)明電路搭建成本低廉，電路結(jié)構(gòu)效率高，有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明電路的拓?fù)鋱D。
[0019]圖2是本發(fā)明中PffM信號(hào)上升沿時(shí)B點(diǎn)電勢(shì)變化波形圖。
[0020]圖3是本發(fā)明中PffM信號(hào)下降沿時(shí)A點(diǎn)電勢(shì)與B點(diǎn)電勢(shì)變化波形圖。
[0021]圖4是本發(fā)明中C點(diǎn)電勢(shì)與U。點(diǎn)電勢(shì)波形圖。
[0022]圖中信號(hào)電壓開始上升的時(shí)刻，PffM信號(hào)電壓到達(dá)U。時(shí)刻，U。、開關(guān)三極管Q2的導(dǎo)通電壓，t2、PffM信號(hào)電壓開始下降的時(shí)刻，t3、PffM信號(hào)電壓到達(dá)U1時(shí)刻，U1,開關(guān)三極管Q3 (PNP三極管)的截止電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰、完整地描述:
[0024]如圖1所示，本發(fā)明包括主電路和驅(qū)動(dòng)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Ql和微波三極管Q3的下路以及包含有微波三極管Ql的放大電路組成；上路和下路之間并聯(lián)，上路和下路的輸入端均與驅(qū)動(dòng)電路連接，上路和下路的輸出端均經(jīng)放大電路輸出窄脈沖信號(hào)，上路、下路和放大電路均與直流電源VCC連接。
[0025]主電路包括電阻Rl?電阻R12、電容Cl?電容C3、直流電源VCC、微波三極管Ql?Q4、肖特基二極管Dl和隧道二極管D2。
[0026]上路包括微波三極管Q2、電阻R5和電阻R9，微波三極管Q2、電阻R5和直流電源VCC構(gòu)成一開關(guān)電路，微波三極管Q2的集電極經(jīng)電阻R5連接直流電源VCC，微波三極管Q2的發(fā)射級(jí)接地，微波三極管Q2的集電極經(jīng)電阻R9連接下路，電阻R9接隧道二極管D2正極。
[0027]下路包括微波三極管Q1、微波三極管Q3、電阻Rl?電阻R4、電阻R6?電阻R8和肖特基二極管Dl。
[0028]微波三極管Q1、電阻R1、電阻R2和直流電源VCC構(gòu)成一放大電路，微波三極管Ql集電極分別與電阻Rl和電容Cl的一端連接，電阻Rl的另一端連接直流電源VCC，微波三極管Ql的發(fā)射級(jí)經(jīng)電阻R2接地，電容Cl的另一端經(jīng)電阻R3接地，電容Cl與電阻R3連接組成的微分電路，電容Cl的另一端依次經(jīng)肖特基二極管D1、電阻R4后連接到微波三極管Q3的基極，電容Cl的另一端與肖特基二極管Dl的正極連接。
[0029]微波三極管Q3、電阻R7和直流電源VCC組成一個(gè)開關(guān)電路，微波三極管Q3的基極和集電極之間串聯(lián)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(jīng)隧道二極管D2接地，電阻R8的另一端接隧道二極管D2正極。
[0030]放大電路包括微波三極管Q4和電阻RlO?電阻R12，微波三極管Q4基極經(jīng)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(jīng)電阻Rl I接地，電容C2與電阻Rl I并聯(lián)組成微分電路，微波三極管Q4基極與集電極之間串聯(lián)有電阻R10，微波三極管Q4集電極經(jīng)電阻R12接直流電源VCC，電阻R10、電阻R11、電阻R12、微波三極管Q4和直流電源VCC組成一放大電路，微波三極管Q4集電極經(jīng)電容R12輸出窄脈沖信號(hào)。
[0031]驅(qū)動(dòng)電路采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA