[发明专利]一种提高脉冲边沿时间分辨率的装置及方法

说明书

本发明涉及一种提高脉冲边沿时间分辨率的装置及方法，该装置包括：用于对脉冲参数进行处理获取频率控制字、时间阈值、上升阶段幅度系数和下降阶段幅度系数的脉冲参数处理单元和脉冲生成单元。脉冲生成单元包括：脉冲周期累加模块用于产生相码；比较模块用于将相码与时间阈值进行比较来产生脉冲标志；上升沿乘法模块用于将相码与上升阶段幅度系数相乘；下降沿减法模块用于将下降阶段时间阈值与相码相减；下降沿乘法模块用于将下降沿减法模块输出的结果与下降阶段幅度系数相乘；选择模块用于根据脉冲标志判断一时间段内输出上升沿乘法模块产生的结果、下降沿乘法模块产生的结果、脉冲信号的幅度最大值或脉冲幅度最小值来生成脉冲信号。

技术领域

本发明涉及脉冲技术领域，特别涉及一种提高脉冲边沿时间分辨率的装置及方法。

背景技术

脉冲信号发生器是一种信号发生器，产生频率、脉冲宽度及幅度均为可调的脉冲信号。脉冲信号发生器的种类繁多，性能各异，广泛应用于脉冲电路、数字电路的动态特性测试。

随着快速沿脉冲在示波器的瞬态响应、时域反射技术、元器件的开关特性等方面的广泛应用，人们不仅关注脉冲信号的频率、幅度、宽度等特性，也越来越重视脉冲边沿时间的特性。脉冲边沿时间包括脉冲上升沿时间和脉冲下降沿时间，脉冲上升沿时间定义为脉冲幅度从10％阈值上升至90％阈值所持续的时间，脉冲下降沿时间则定义为脉冲幅度从90％阈值下降至10％阈值所持续的时间。

现有技术中，控制脉冲边沿时间的方法有两种，第一种是基于DDS技术(直接频率合成)的波表方式，第二种是采用电容、二极管等模拟器件。

很多中低端的、基于DDS技术的信号发生器采用波表的方式生成包括脉冲在内的任意波形，其基本原理是：处理器将一个周期的脉冲样点存储在波形存储器中，然后以跳点的方式从波形存储器中取出脉冲样点并输出。

这种情况下具有的缺陷：一方面，脉冲边沿时间受限于波形存储器的存储深度，分辨率差。举例说来，波形存储器的存储深度为1000个点，脉冲频率10KHz，则脉冲边沿时间的最小值，即分辨率为0.1uS。这么差的分辨率显然无法应用于高速测试测量。增加波形存储器的存储深度，能够提高脉冲边沿时间的分辨率，但成本较高，且效果有限；另一方面，当脉冲频率较低时，由于脉冲边沿部分的样点太少，造成脉冲信号有较大的周期抖动；还有，如果要修改边沿时间，则需要处理器重新生成一个周期的脉冲样点并写入到波形存储器中，这会耗用很多处理器资源，系统响应时间过长，捷变性差。

随着技术的发展，出现了一种脉冲边沿时间的调控装置。其基本原理是利用电容充放电和切换单元实现对脉冲波形的上、下边沿时间分别进行任意的设置。电容充、放电时有如下的关系式：CU＝∫Idt，从这个公式中近似的推导出脉冲边沿时间与脉冲幅度、充放电电流和电容之间的关系式为：T≈2CU/I。因此，改变电流源和电容的大小即可调整脉冲边沿时间。

如图1所示，为现有技术的脉冲边沿调控装置的结构框图。脉冲波形输入单元101，用于接收脉冲波形生成整形电路产生的快沿脉冲波形信号；上升沿电流源102，用于输出预设值的充电电流；下降沿电流源103，用于输出预设值的放电电流；切换单元104，用于根据快沿脉冲波形信号控制上升沿电流源102对电容充放电单元105充电，或控制下降沿电流源103对电容充放电单元105放电；电容充放电单元105，用于根据充电电流和放电电流调整快沿脉冲波形信号的脉冲边沿时间；波形输出单元106，用于输出脉冲边沿时间调整后的脉冲波形信号。

这种情况下具有的缺陷：为了调控高速脉冲的上、下边沿时间，由于用四个射频二极管组成高速的切换单元104，虽然射频二极管的速度快、工作频率高，但热稳定性较差。