[发明专利]大幅度超高速同步脉冲产生装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速脉冲发生器技术领域，特别涉及一种信号前沿和脉冲宽度都在亚纳秒级的大幅度超高速同步脉冲的产生装置和方法。

背景技术

随着高科技的发展，测量领域所使用的高精度测量设备对大幅度触发脉冲源的要求越来越高，不仅要求其能给出满足一定信号特征(包括上升下降时间、脉冲宽度、幅度等)的脉冲，而且随着越来越多高精度测量设备的使用，对信号的前沿时间和触发信号延迟时间的要求也越来越高，许多高带宽示波器、光谱仪等测量设备已经要求提供前沿小于200ps的大幅度(接近±15V)脉冲信号作为触发源以保证其测量的精度，而且触发信号输出相对于输入的延迟时间要求很小，延迟时间的晃动也很小，在几十ps以内。因此，无论是为了给高精度测量仪器提供高质量的触发脉冲，还是为了发展电子学技术本身，都需要对这种大幅度超高速同步脉冲的产生方法和技术进行研究。

目前，大幅度超高速同步脉冲的产生方法都是基于两种技术：高速开关晶体管电路和雪崩管电路。高速开关晶体管电路会在输入触发信号的条件下，使晶体管瞬间导通或者截止，从而输出一个已经事先在某个输入端准备好的电压值，这种技术能够给出很高的电压，但由于晶体管带宽的限制，这种电路只能产生前沿为数纳秒的大幅度信号，而且一般脉冲宽度比较宽，因此无法实现对高精度测量设备的精密触发。

雪崩管电路可以产生脉冲前沿为纳秒级、幅度从几伏到高达数百伏、脉宽数纳秒的大幅度脉冲，但这种方案有两个缺点：一、需要高达几十甚至几百伏的直流电压源给电路供电，使雪崩管一直处于雪崩预触发的状态，这样才能在一个较小的触发脉冲输入的情况下产生雪崩，从而输出一个高速脉冲，也就是说，这种实现方案对直流电压源有比较高的要求；二、雪崩管电路产生的高速脉冲前沿仍然是纳秒级，与高精度测量设备需要的小于200ps上升前沿的要求仍有较大差距。

而且，由于以前这种大幅度、前沿时间极短的超高速同步脉冲的应用范围较小，其产生方法的研究也很少。

发明内容

本发明目的是给出大幅度超高速同步脉冲的产生方案，以及具体的电路实现方法。本发明涉及的技术不需要使用工作电压非常高的晶体管，因此对直流电压源的电压要求不是很高。其主要功能由多级宽带晶体管电路来实现，能够给出脉冲前沿小于200ps，幅度接近15V左右的正脉冲及负脉冲。同时，输出的同步脉冲相对于输入的延迟时间的抖动很小，不到20ps。

本发明提出了一种大幅度超高速同步脉冲产生装置，其包括：

输入信号整形电路，其用于将输入的触发脉冲信号进行整形以输出LVPECL标准电平信号；

同步脉冲产生电路，其以LVPECL标准电平信号作为触发信号，用于产生大幅度超高速同步脉冲。

其中，所述同步脉冲产生电路包括：

高速电平转换电路，用于将输入的所述LVPECL标准电平信号转换为LVTTL电平信号，所述LVTTL电平信号用于过压驱动宽带晶体管电路；

宽带晶体管电路，以所述LVTTL电平信号作为驱动信号，用于产生大幅度超高速同步脉冲信号。

其中，所述宽带晶体管电路为两级串联宽带晶体管电路；其中第一级宽带晶体管电路以所述LVTTL电平信号作为驱动信号，其输出信号用来对第二级宽带晶体管电路做过压驱动，其输出信号作为大幅度超高速同步脉冲信号。

其中，该装置为多通道大幅度超高速同步脉冲产生装置，其还包括高精度时钟扇出电路，其用于对所述LVPECL标准电平信号作扇出，所述多路高精度触发信号作为多个所述同步脉冲电路的触发信号。

其中，所述同步脉冲产生电路包括正极性脉冲产生电路和负极性脉冲产生电路，所述多路高精度触发信号用于分别触发所述正极性脉冲产生电路和所述负极性脉冲产生电路。

其中，所述高精度时钟扇出电路包括至少一片高精度时钟扇出芯片。

其中，所述高精度时钟扇出电路包括多片高精度时钟扇出芯片时，以其中一个所述高精度时钟扇出芯片的输出连接到另一个所述高精度时钟扇出芯片的触发输入引脚的方式进行级联，以满足所述多通道大幅度超高速同步脉冲产生装置的通道数量要求。

其中，所述LVTTL电平信号的高低电平逻辑摆幅大于LVPECL标准电平信号的高低电平逻辑摆幅。

其中，该装置为单通道大幅度超高速同步脉冲产生装置。

本发明还提出了一种大幅度超高速同步脉冲产生方法，其包括：

输入信号整形电路将输入的触发脉冲信号进行整形以输出LVPECL标准电平信号；