[发明专利]脉冲快速沿转换装置

说明书

技术领域

本发明属于高速脉冲信号发生技术领域，具体来讲涉及一种脉冲快速沿转换装置。

背景技术

高速脉冲信号是构成测试系统的关键因素，在通信、雷达、半导体制造、集成电路测试、微处理器测试及地质探测等各个与电子相关的行业都有广泛的应用。同时，在超宽带通信、雷达、制导以及示波器校准中，对高速脉冲信号源有很大需求。

随着微电子技术飞速发展和射频电路的广泛使用，其系统测试所需的脉冲信号源的性能指标也不断提高，高速脉冲发生技术已逐步成为许多高速电路和高性能设备研制和测试的基础。快速沿转换技术在高速脉冲信号发生装置中有着重要的作用，快速沿是高重复频率脉冲、极窄脉冲和超宽带通信脉冲信号的必备特征，是超高速系统测试、半导体检测以及超宽带雷达、超宽带通信中必不可少的。

快速沿脉冲信号的产生，主要是通过隧道二极管、阶跃恢复二极管、俘越二极管、雪崩三极管直接产生极窄脉冲信号，并利用其特殊性质获得极小的脉冲上升/下降沿时间。传统的快速沿脉冲信号的应用，极大的受制于脉冲信号的可编程能力及可控制性。数字合成式产生可编程脉冲信号由于其控制方便、调整分辨率高、精度高等优点，而应用广泛。但是，对于合成式的脉冲产生方法，目前仍然缺乏具体的脉冲快速沿转换装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种为高速脉冲信号的产生提供方便的脉冲快速沿转换装置。

为实现上述发明目的，本发明的脉冲快速沿转换装置，包括正反向阶跃恢复二极管并联构成的脉冲快速沿整形电路，并联的正反向阶跃恢复二极管一端为快速沿脉冲信号输出端，并通过一电阻接待整形的脉冲信号；另一端接到脉冲直流偏置电源端。

阶跃恢复二极管为一种特殊的变容二极管，通常被用在梳状谱发生器、倍频器和脉冲发生器中脉冲形成级器件。在本发明中则利用阶跃恢复二极管具有反向恢复时间短的特点实现对脉冲上升/下降边沿的整形：

当阶跃恢复二极管由正向导通进入反向截止时，由于少子效应，在一段时间内阶跃恢复二极管内会有很大的反向电流，当反向电流把二极管内的少子驱散干净时，时间为t_q，t_q为少子驱散与复合时间，二极管内的电流迅速趋向反向饱和电流-I₀，时间为t_t，t_t为PN结势垒电容充放电时间即阶跃恢复二极管由较大反向电流趋向反向饱和电流时间。这一过程表现在与之相连的负载上就是：负载上的电压在tq期间不变，在t_t时间以内迅速下降或者上升。利用阶跃恢复二极管的这一阶跃恢复特性，可以大大加速脉冲的上升/下降时间，其时间等于阶跃恢复二极管的反向恢复时间，从而实现对脉冲快速沿整形的目的。

作为改进，本发明的脉冲快速沿转换装置还包括两只高频三极管或高速开关三极管组成的差分电路，对待整形的脉冲信号进行整形放大，初步调整齐上升/下降时间，然后输出到所述的脉冲快速沿整形电路。

作为进一步的改进，所述的差分电路的两只高频三极管或高速开关三极管的发射极通过一恒流源，接到到负电源，集电极通过各自的集电极电阻连接到一恒压源，待整形的脉冲信号从基极输入，整形放大后再从集电极输出到所述的脉冲快速沿整形电路。

恒压源控制差分电路的输出脉冲信号的高电平，可以通过外围电路设置来控制恒压源输出的稳压电平，该调整将有利于适应于后端不同参数的正反向阶跃恢复二极管并联构成的脉冲快速沿整形电路。

恒流源控制差分电路的输出脉冲信号的幅度，可以通过外围电路设置来控制恒流源输出的恒定电流，该调整将有效的保证输出幅度满足不同参数的阶跃恢复二极管的阶跃恢复条件。

这样可以通过非线性的方式，独立控制差分电路输出脉冲信号的幅度和电平以满足脉冲快速沿整形电路中阶跃恢复二极管的阶跃恢复条件。

本发明脉冲快速沿转换装置利用恒流源差动放大原理和阶跃恢复二极管快速沿产生原理，通过差分电路实现待整形的脉冲信号，如数字电平的脉冲信号的整形放大，通过正反向并联的阶跃恢复二极管完成脉冲的前后沿的转换，最小上升/下降时间达80pS。

同时，如果更换不同指标参数的阶跃恢复二极管，通过调整恒压源电压、恒流源电流，本发明的脉冲快速沿转换装置可以完成对多种电平模式数字脉冲信号，甚至电平幅度范围更加广泛的输入脉冲信号，即待整形的脉冲信号上升/下降沿转换，得到相同幅度、不同上升/下降时间的快速沿脉冲信号。