[发明专利]一种同步多路脉冲产生系统及方法

说明书

本发明涉及一种同步多路脉冲产生系统及方法，该系统包括：通信模块，用于接收命令帧，并将命令帧发送到FPGA模块；FPGA模块，用于根据命令帧产生长延时时间的同步脉冲信号；CMOS模拟延时模块，用于根据命令帧产生短延时时间的同步脉冲信号。本发明提出的同步多路脉冲产生系统及方法，通过FPGA模块进行纳秒级的延时调整，通过CMOS模拟延时模块进行皮秒级的延时调整，从而产生延时精度高同时延时时间范围宽的同步脉冲，降低了脉冲产生系统的体积和成本，极大地提高了脉冲产生系统的通用性。本发明具有操作简单、成本低、易于推广的优点。

技术领域

本发明涉及脉冲产生领域，尤其涉及一种同步多路脉冲产生系统及方法。

背景技术

随着光电技术的发展，同步信号的应用越来越广泛，各种仪器设备和工业现场都有所应用。在3D脉冲激光测距、单光子保密通讯、激光约束核聚变控等许多应用中都需要高精度(ps级)延时器。例如，在3D脉冲激光测距系统中1cm的距离精度，要求延时器的延时达到60ps以下的超高精度。在工业现场控制、分析仪器等领域，对于同步脉冲的延时精度要求较低。例如，在激光有道击穿光谱系统中，必须要在激光发射的时间进行一段延时后，再开启信号采集器，延时精度一般要求在10ns以上。在激光烧蚀-等离子体质谱系统(LA-ICPMS)中，对激光烧蚀和等离子体质谱之间的采集信号，精度要求控制在ms级就可。

现有的脉冲延时技术很难兼顾延时精度、时间范围以及成本。例如，基于时钟的延时技术，由于延时精度由系统时钟周期决定，这种技术虽可以实现宽时间范围的延时，但是实现高的延时精度成本高、功耗大，延时精度一般在300ps以上。又如基于斜波发生器技术的延时系统可以实现10ps级精度的延时，但是延时的时间范围一般在50ns以下。美国Stanford公司的DG535虽然具有延时精度高、时间范围也较宽的特点，但是体积大、成本很高，不适合大规模集成式的应用。

因此，需要一种低成本、通用性好、延时精度高同时延时时间范围宽的同步脉冲产生系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的同步脉冲产生系统成本高、通用性差且不能产生延时精度高同时延时时间范围宽的脉冲问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种同步多路脉冲产生系统。该同步多路脉冲产生系统包括：

依次相连的通信模块、FPGA模块和CMOS模拟延时模块；

所述通信模块，用于接收命令帧，并将所述命令帧发送到所述FPGA模块；

所述FPGA模块，用于根据所述命令帧产生长延时时间的同步脉冲信号；

所述CMOS模拟延时模块，用于根据所述命令帧产生短延时时间的同步脉冲信号。

可选地，所述FPGA模块包括命令解析模块、延时控制模块和数字延时模块；

所述命令解析模块，用于接收所述通信模块发送的命令帧并解析命令帧；

其中，所述命令帧包括延时时间、脉冲数量、脉冲频率、脉冲幅度和脉宽；

所述延时控制模块，用于根据由所述命令解析模块解析后的命令帧控制所述数字延时模块和所述CMOS模拟延时模块产生同步脉冲信号。

可选地，所述CMOS模拟延时模块包括：

CMOS镜像恒流源、快速CMOS开关、充电电容、第一可编程恒压源和比较器；

所述CMOS镜像恒流源，用于为CMOS模拟延时模块提供恒定电流，用于在快速CMOS开关闭合时为所述充电电容充电；

所述第一可编程恒压源，用于为CMOS模拟延时模块提供恒定电压；