一種用于示波器校準(zhǔn)的快沿信號產(chǎn)生電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及示波器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于示波器校準(zhǔn)的快沿信號產(chǎn)生電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著示波器帶寬的不斷提高，對其瞬態(tài)響應(yīng)測試和校準(zhǔn)中所需快沿信號的要求也越來越高。目前，國外示波器上升時(shí)間已經(jīng)進(jìn)入10ps量級，因此，快沿信號產(chǎn)生方法與技術(shù)的研究，對于我國電子測試技術(shù)的發(fā)展具有重要意義?？煅匦盘柕漠a(chǎn)生方法主要有3種。其中隧道二極管快沿脈沖的產(chǎn)生方法，由于輸出幅度小、誤觸發(fā)和上升沿抖動(dòng)問題導(dǎo)致設(shè)計(jì)困難且負(fù)載能力差；非線性傳輸線脈沖上升沿的壓縮方法，需半導(dǎo)體集成肖特基二極管和傳輸線，實(shí)現(xiàn)較為困難；而傳統(tǒng)階躍恢復(fù)二極管上升沿的整形方法，輸出波形失真嚴(yán)重。本文主要對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)分析與研究，并設(shè)計(jì)電路獲得較為理想的快沿波形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于示波器校準(zhǔn)的快沿信號產(chǎn)生電路，該電路能夠產(chǎn)生較為理想的快沿信號。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種用于示波器校準(zhǔn)的快沿信號產(chǎn)生電路，包括電源_Er、VJP V。，電阻RR2、Rr、Rl, &，可調(diào)電阻Rr1，電感L，肖特基二極管D:和D2，二極管D3，階躍恢復(fù)二極管D4;電感L的一端連接到電源-E R，另一端串接可調(diào)電阻Rr1和電阻RR2后連接到二極管D 4的陰極，電源V i的一端接地，另一端串接電阻R R i連接到二極管Di的陽極，二極管01的陰極連接到二極管D2的陽極，二極管02的陽極連接到電阻RR2和二極管D 4的公共端，二極管D 2的陽極、電阻R RjP二極管D 4的公共端連接到二極管D 3的陽極，二極管D3的陰極連接到電源V。的一端，電源V。的兩極之間串接電阻R$，電源^的另一端接地，二極管D4的陰極接地。
[0005]本發(fā)明的用于示波器校準(zhǔn)的快沿信號產(chǎn)生電路，為了兼顧隔直流與減小引入分布電容與導(dǎo)線電感，采用肖特基勢皇二極管耦合方式替代電容耦合方式。由于肖特基勢皇二極管是利用金屬與半導(dǎo)體的接觸勢皇進(jìn)行工作的一種多數(shù)載流子器件，具有頻率高、正向壓降小的特點(diǎn)，使得二極管帶來的高頻失真降到最小，而帶來的分壓可通過適當(dāng)調(diào)整輸入信號幅度來補(bǔ)償。另外，采用兩個(gè)肖特基勢皇二極管D1和D2作為前端隔離，是為了防止在輸入信號上升沿到來之前，肖特基勢皇二極管全部截止，以防止對直流偏置電流產(chǎn)生分流。在SRD直流偏置電路中串接電感，由于電感對電流變化的惰性作用，從而阻止高頻信號從直流偏置電路分流，以減小波形失真。同時(shí)，增加一個(gè)可調(diào)偏置電阻作為偏置電流的微調(diào)，使得SRD存儲(chǔ)電荷的驅(qū)散時(shí)刻能夠進(jìn)行小范圍調(diào)整，以獲取最佳階躍上升沿。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的改進(jìn)型SRD快沿電路；
[0007]圖2為SRD快沿原理圖；
[0008]圖3為SRD信號對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)敘述。
[0010]如圖1所示，一種用于示波器校準(zhǔn)的快沿信號產(chǎn)生電路，包括電源-er、VJP Vm電阻RwURi，可調(diào)電阻Rr1，電感L，肖特基二極管DJP D 2，二極管D3，階躍恢復(fù)二極管D4;電感L的一端連接到電源_Er，另一端串接可調(diào)電阻Rr1和電阻R心后連接到二極管D 4的陰極，電源t的一端接地，另一端串接電阻RjP R i連接到二極管D啲陽極，二極管D i的陰極連接到二極管隊(duì)的陽極，二極管D 2的陽極連接到電阻R RjP二極管D 4的公共端，二極管D 2的陽極、電阻RR2和二極管D 4的公共端連接到二極管D 3的陽極，二極管D 3的陰極連接到電源L的一端，電源V ^的兩極之間串接電阻R $，電源V ^的另一端接地，二極管D 4的陰極接地。
[0011]快沿產(chǎn)生原理:階躍恢復(fù)二極管(SRD)是一種特殊結(jié)構(gòu)的二極管，其PN結(jié)之間加入了極薄的一層低參雜N型半導(dǎo)體，以此構(gòu)成一個(gè)P+N結(jié)和一個(gè)NN+結(jié)，具有存儲(chǔ)時(shí)間大而暫態(tài)時(shí)間短的特點(diǎn)。矩形脈沖的快沿產(chǎn)生是通過在信號通路上加入反向連接的SRD及其導(dǎo)通偏置電路，利用SRD存儲(chǔ)時(shí)間大獲得較大的階躍幅度，利用SRD小的暫態(tài)時(shí)間獲得階躍型的快沿信號。SRD快沿電路基本結(jié)構(gòu)見圖2，輸出端獲得的電平見圖3。
[0012]圖2中(^和C 2為隔直流電容，阻止SRD偏置電流進(jìn)入源端和負(fù)載端。如圖3所示，如果輸入矩形脈沖信號頻率足夠低，則當(dāng)輸入信號為低電平時(shí)，SRD由于偏置電壓的存在而處于穩(wěn)定的導(dǎo)通狀態(tài)，正向?qū)娏鳛镮F，二極管內(nèi)存儲(chǔ)電荷達(dá)到穩(wěn)定；當(dāng)上升沿到來時(shí)，產(chǎn)生反向電流iR，在此期間二極管的電流i R_IF;當(dāng)反向電流把存儲(chǔ)電荷全部驅(qū)散時(shí)，SRD階躍截止。當(dāng)SRD階躍截止發(fā)生在輸入電壓剛剛達(dá)到最大時(shí)刻，則可以得到最大階躍幅度，即階躍幅度等于輸入信號幅度。則輸出脈沖的上升沿約等于SRD的階躍時(shí)間，從而完成矩形脈沖的快沿整形。
[0013]在實(shí)際工程應(yīng)用中，圖2所示的快沿電路很難用于產(chǎn)生示波器校準(zhǔn)的快沿信號，這主要是由于其存在幾個(gè)設(shè)計(jì)缺陷。首先是隔直流電容造成波形失真嚴(yán)重，電容對信號不同頻率成分的阻抗差異導(dǎo)致波形失真，同時(shí)其充放電效應(yīng)使得輸出矩形脈沖高電平存在傾斜，隨脈寬的增加而波形失真越發(fā)嚴(yán)重。其次快沿信號頻譜較寬、頻率較高，SRD直流偏置電路的存在會(huì)對高頻分量產(chǎn)生分流，從而上升沿退化產(chǎn)生波形失真。第三阻抗失配造成多次反射，輸出快沿信號過沖和振鈴嚴(yán)重影響波形質(zhì)量。
[0014]針對原有電路存在的設(shè)計(jì)缺陷，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)得到圖1所示的快沿改進(jìn)型電路。首先，為了兼顧隔直流與減小引入分布電容與導(dǎo)線電感，采用肖特基勢皇二極管耦合方式替代電容耦合方式。由于肖特基勢皇二極管是利用金屬與半導(dǎo)體的接觸勢皇進(jìn)行工作的一種多數(shù)載流子器件，具有頻率高、正向壓降小的特點(diǎn)，使得二極管帶來的高頻失真降到最小，而帶來的分壓可通過適當(dāng)調(diào)整輸入信號幅度來補(bǔ)償。另外，采用兩個(gè)肖特基勢皇二極管D1和D2作為前端隔離，是為了防止在輸入信號上升沿到來之前，肖特基勢皇二極管全部截止，以防止對直流偏置電流產(chǎn)生分流。在SRD直流偏置電路中串接電感，由于電感對電流變化的惰性作用，從而阻止高頻信號從直流偏置電路分流，以減小波形失真。同時(shí)，增加一個(gè)可調(diào)偏置電阻作為偏置電流的微調(diào)，使得SRD存儲(chǔ)電荷的驅(qū)散時(shí)刻能夠進(jìn)行小范圍調(diào)整，以獲取最佳階躍上升沿?？煅仉娐份斎攵舜右粋€(gè)小電阻&，吸收信號發(fā)射?？煅仉娐返妮斎胄盘杹碜悦}沖信號發(fā)生器的通道輸出，因此用Rr與1之間的虛線代表未知長度的傳輸線或電纜。
[0015]圖1所示電路工作原理與圖2所示電路相似。當(dāng)正脈沖到來之前，SRD在偏置電平的作用下正向?qū)ǎ它c(diǎn)電壓約為-0.7V，存儲(chǔ)電荷達(dá)到穩(wěn)定值，肖特基二極管全部截止；當(dāng)正脈沖到來，信號電平使得D1和D2導(dǎo)通后，隨著輸入信號產(chǎn)生的反向電流增大，SRD的電流逐步減小，端點(diǎn)電壓決定于輸入信號，存儲(chǔ)電荷開始驅(qū)散；當(dāng)存儲(chǔ)電荷驅(qū)散完成后，SRD階躍截止，其端點(diǎn)電壓階躍上升，當(dāng)大于D3導(dǎo)通電壓時(shí)，D3開始導(dǎo)通，負(fù)載端得以跟隨SRD端點(diǎn)電壓，得到部分階躍幅度，輸出具有階躍特征的上升沿信號。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于示波器校準(zhǔn)的快沿信號產(chǎn)生電路，其特征在于:包括電源-EpVjPVy電阻RK2、Rr、Rp &，可調(diào)電阻Rr1，電感L，肖特基二極管Djp D 2，二極管D3，階躍恢復(fù)二極管D4;電感L的一端連接到電源_Er，另一端串接可調(diào)電阻Rr1和電阻R ^后連接到二極管D 4的陰極，電源I的一端接地，另一端串接電阻R R i連接到二極管D i的陽極，二極管D啲陰極連接到二極管隊(duì)的陽極，二極管D 2的陽極連接到電阻R RjP二極管D 4的公共端，二極管D 2的陽極、電阻RR2和二極管D 4的公共端連接到二極管D 3的陽極，二極管D 3的陰極連接到電源VJ勺一端，電源V ^的兩極之間串接電阻R$，電源V J勺另一端接地，二極管D 4的陰極接地。
【專利摘要】本發(fā)明涉及示波器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于示波器校準(zhǔn)的快沿信號產(chǎn)生電路，包括電源-ER、Vi和Vo，電阻RR2、RR、RL、R1，可調(diào)電阻RR1，電感L，肖特基二極管D1和D2，二極管D3，階躍恢復(fù)二極管D4；電感L的一端連接到電源-ER，另一端串接可調(diào)電阻RR1和電阻RR2后連接到二極管D4的陰極，電源Vi的一端接地，另一端串接電阻RR和R1連接到二極管D1的陽極，二極管D1的陰極連接到二極管D2的陽極，二極管D2的陽極連接到電阻RR2和二極管D4的公共端，二極管D2的陽極、電阻RR2和二極管D4的公共端連接到二極管D3的陽極，二極管D3的陰極連接到電源Vo的一端，電源Vo的兩極之間串接電阻RL后，電源Vo的另一端接地，二極管D4的陰極接地。該電路能夠產(chǎn)生較為理想的快沿信號。
【IPC分類】H03K5/12
【公開號】CN105262460
【申請?zhí)枴緾N201510672907
【發(fā)明人】陸驍璐, 呂華平
【申請人】江蘇綠揚(yáng)電子儀器集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月13日