[发明专利]一种超高速脉冲信号发生器

说明书

技术领域

一种超高速脉冲信号发生器涉及电子测量仪器领域，具体涉及脉冲信号发生器。

背景技术

本发明公开的一种超高速脉冲信号发生器，旨在解决超高速脉冲发生器设计和制造中超高速信号的产生与调理的方法与装置问题。脉冲技术是现代电子技术的一项主要的基础技术，起步于 20 世纪 40 年代，随着现代需求的不断发展，脉冲信号源已经成为一种测试领域常用的仪器，也是高精度装备研制的主要工具。高性能脉冲发生技术的先进性主要体现在产生信号的频率、精度、幅度、快速沿、参数可编程能力等方面，超高速脉冲发生器可以在保证频率和精度的条件下，最大限度地提高信号多种参数的可编程能力，提供多样化的信号以满足工程中的多种需求。目前，脉冲信号发生器设计中信号调理技术大致可分为线性调理技术和非线性调理技术两种，线性调理技术是对原有信号的幅度信息等进行线性放大、衰减和电平偏移来实现指标要求；非线性调理技术，则是在充分获取输入信号的频率信息后，通过电平、幅度和边沿时间信息的重构，利用非线性放大的方式实现信号调理，同时传递信号的频率信息，信号的电平信息、幅度信息等与原信号无线性关系。线性调理采用运算放大器进行线性放大或衰减，随着信号频率的增大，信号衰减严重，对于高速、超高速大幅度信号需求产生瓶颈，其根源是现阶段运放的压摆率受制造技术的影响，无法达到高速脉冲的产生所需要29845V/us摆率指标要求。当前高速脉冲信号的调理大多已经采用非线性调理方法，其电路结构摆脱了使用运放线性调理的框架，但仍存在脉冲边沿不可调节、设计的电流开关工作不可靠等缺陷，本发明提出了一种基于脉冲信号的非线性调理方法，既利用工作在开关状态的差动放大器的基极回路和集电极回路隔离的特点，在其基极回路对脉冲边沿时间进行调整并保证差动放大器一直工作在非饱和模式，再映射到集电极回路，而在集电极回路 输入脉冲信号电平的高低进行调整，传递脉冲信号的频率信息，产生脉冲边沿和幅度可调的超高速脉冲信号，改进了现有高速脉冲信号发生器性能，方波指标达到220MHz能满足众多用户的需求。本发明所述的超高速脉冲信号发生器的方法及装置还可以嵌入到函数/任意波形发生器中作为其子系统，以提升函数/任意波形发生器的品质。

发明内容

本发明公开的一种超高速脉冲信号发生器，由I/O外设模块（101）、微控制器模块（102）、总线隔离模块（103）、波形生成&控制模块（104）、脉冲源模块（200）、脉冲生成模块（300）、电平匹配模块（109）、脉冲边沿调整模块（110）、脉冲幅度控制模块（130）、缓冲输出模块（140）、控制电平生成模块（400）、逻辑转换模块（161）、箝位电平跟踪模块（120）组成，其中：

a)所述的I/O外设模块（101）、微控制器模块（102）、总线隔离模块（103）、波形生成&控制模块（104）、脉冲源模块（200）、脉冲生成模块（300）、电平匹配模块（109）、脉冲边沿调整模块（110）、脉冲幅度控制模块（130）、缓冲输出模块（140）依次相连接；

b) 所述的I/O外设模块（101）通过双向总线BUS_I/O与微控制器模块（102）相连接、微控制器模块（102）通过双向总线BUS_S0与总线隔离模块（103）的I/O端口相连接、总线隔离模块（103）的O/I端口通过双向总线BUS_S1与波形生成&控制模块（104）的端口A相连接、波形生成&控制模块（104）的端口B通过总线BUS_C与脉冲源模块（200）的输入端口相连接、脉冲源模块（200）的输出与脉冲生成模块（300）的周期信号输入端口OSC相连接；

c) 所述的波形生成&控制模块（104）的端口C通过总线BUS_R与控制电平生成模块（400）的输入端口相连接、控制电平生成模块（400）的输出端口1通过模拟输出信号线DAC_REF与脉冲生成模块（300）的参考输入端口REF相连接、脉冲边沿调整模块110的输入端口adj与控制电平生成模块（400）的输出端口2相连接，受模拟输出信号DAC_Is123控制；箝电平跟踪模块（120）的输入端口CON1与脉冲幅度控制模块（130）的输入端口loc相连接，受控制电平生成模块（400）的输出端口4输出的模拟信号DAC_Is控制；箝位电平跟踪模块（120）的输入端口CON2与脉冲幅度控制模块（130）的输入端口hoc相连接，受控制电平生成模块（400）的输出端口3输出的模拟信号DAC_VH控制；