專利名稱：一種窄脈沖發(fā)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種窄脈沖發(fā)生電路。
背景技術(shù)：
一些在需要用到窄脈沖觸發(fā)的負(fù)載電路， 一般都需要窄脈沖發(fā)生電路能輸出較為穩(wěn) 定、并且能對負(fù)載電路進(jìn)行保護(hù)的窄脈沖發(fā)生電路。例如在分布式光纖傳感系統(tǒng)中，窄 脈沖激光器是其核心部件之一，這種激光器就需要納秒級脈寬，并且需要實現(xiàn)脈沖強渡 和脈沖重復(fù)頻率的可調(diào)，還要求激光光源為單縱模、窄寬帶、穩(wěn)定性高、不易受外界干 擾。傳統(tǒng)的脈沖光發(fā)生系統(tǒng)采用半導(dǎo)體激光器和聲光調(diào)制器，使光纖激光經(jīng)聲光晶體調(diào) 制為脈沖光。該方案的不足在于半導(dǎo)體激光器輸出的激光帶寬較寬，且與光纖系統(tǒng)存在 耦合效率問題，使用不便。此外聲光斬波器體積大，半波電壓高，而且頻帶窄，消光比 低，只能調(diào)制出100ns左右的脈沖，遠(yuǎn)不能滿足光纖傳感系統(tǒng)實際需要。
還有一種能實現(xiàn)亞納秒持續(xù)時間的超寬帶窄脈沖發(fā)生器，例如公開號為 CN1426164(專利號為ZL 03112693.6)的中國專利就公布了這樣一種超寬帶窄脈沖發(fā)生 器，該發(fā)生器由基帶信號源、微分器、基極零偏置放大器、濾波器、寬帶低噪聲放大器 依次相串聯(lián)組合而成，由基帶信號源產(chǎn)生方波信號輸入，經(jīng)微分器、基極零偏置放大器、 濾波器后，由寬帶低噪聲放大器(輸出亞納秒持續(xù)時間的超寬帶窄脈沖。上述超寬帶窄 脈沖發(fā)生器主要利用矩形脈沖的基帶信號源，通過微分器將矩形脈沖變成正負(fù)極性占空 比很小的脈沖序列，然后再經(jīng)過基極零偏置放大器抑制負(fù)極性脈沖，放大正極性脈沖， 再由濾過器產(chǎn)生所需波形，最后經(jīng)過寬帶低噪聲放大器將所需波形放大。電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 窄脈沖信號不穩(wěn)定，并且對負(fù)載電路沒有設(shè)置保護(hù)電路。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種不采用微分器、基極 零偏置放大器、濾波器和寬帶低噪聲放大器而同樣可以產(chǎn)生納秒級的窄脈沖發(fā)生電路， 該電路結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)生的窄脈沖信號穩(wěn)定。
本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該窄脈沖發(fā)生電路，用于產(chǎn)生 窄脈沖供負(fù)載電路使用，包括
一數(shù)字信號源，用于產(chǎn)生激勵觸發(fā)信號給所述窄脈沖發(fā)生電路； 一高通濾波電路，其輸入端與所述數(shù)字信號源的輸出端相連；其特征在于還包括
一絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器，其輸入端與高通濾波電路的輸出端相連； 一絕緣柵場效應(yīng)管，該絕緣柵場效應(yīng)管的柵極與絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端相
連，負(fù)載電路供電電壓連接第一電阻后與該絕緣柵場效應(yīng)管的漏極相連，該絕緣柵場效
應(yīng)管的源極接地；
第一電容，該第一電容的第一端與所述絕緣柵場效應(yīng)管的漏極連接，該第一電容第 二端連接第二電阻的第一端，第二電阻的第二端與絕緣柵場效應(yīng)管的源極之間連接所述 負(fù)載電路；
一脈沖反饋控制電路，該脈沖反饋控制電路的輸入端與所述絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器 的輸出端連接，脈沖反饋控制電路的輸出端則連接到絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸入端。
數(shù)字信號源給出一個正脈沖信號，作為觸發(fā)源，觸發(fā)脈沖信號經(jīng)過高通濾波電路后 進(jìn)入絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸入端，絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端可以產(chǎn)生強電流 驅(qū)動脈沖送給絕緣柵場效應(yīng)管，同時絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端產(chǎn)生的強電流驅(qū)動 脈沖經(jīng)過脈沖反饋控制電路反相后立即絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸入端置為低電平，從 而把絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端也置為低電平，確保了輸出脈沖的波形；絕緣柵場 效應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端將脈沖信號送給絕緣柵場效應(yīng)管的柵極；在沒有脈沖觸發(fā)的情況 下，絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端為低電平，絕緣柵場效應(yīng)管截止，負(fù)載電路供電電 壓通過第一電阻給第一電容充電，直至充滿，此時，第一電容的第一端積聚了大量的正 電荷；當(dāng)有脈沖觸發(fā)時，絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端為高電平，即絕緣柵場效應(yīng)管 的柵極為高電平時，漏極與源極導(dǎo)通，第一電容的第一端的正電荷，通過絕緣柵場效應(yīng) 管的漏極流向源極，并流經(jīng)負(fù)載電路和第二電阻后到達(dá)第一電容的第二端，這是一個迅 速放電的過程，從而使負(fù)載電路在極短時間內(nèi)流過強電流。
脈沖反饋控制電路的設(shè)置，可以很好確保絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器輸出端輸出的脈沖 的波形寬度，即不管數(shù)字信號源輸入的觸發(fā)波形信號有多寬，經(jīng)過反饋控制電路作用后， 絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器輸入端的脈沖寬度保持恒定，從而使整個窄脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的 窄脈沖信號保持穩(wěn)定。
作為改進(jìn)，所述脈沖反饋控制電路包括一三極管和第三電阻，其中所述絕緣柵場效 應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端連接第三電阻后與三極管的基極相連，三極管的集電極連接到絕緣 柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸入端，三極管的發(fā)射極接地。
所述三極管為NPN型三極管為佳。
再改進(jìn)，本實用新型的窄脈沖發(fā)生電路還包括有由第一二極管和第二二極管組成的 脈沖保護(hù)電路，其中第一二極管的正極與第一電容第二端連接，第一二極管的負(fù)極與第一電容的第一端相連，第二二極管的正極與第二電阻的第二端連接，第二二極管的負(fù)極 與絕緣柵場效應(yīng)管的源極相連。
使用第一二極管和第二二極管泄放第一電容上的反向電流，從而起到保護(hù)負(fù)載電路 的作用。
再改進(jìn)，本實用新型的窄脈沖發(fā)生電路還包括一l:l變壓器，該l:l變壓器的輸入 端與數(shù)字信號源的輸出端相連，而1:1變壓器的輸出端則與高通濾波電路的輸入端相連。 數(shù)字信號源給出的觸發(fā)脈沖信號通過l:l的變壓器進(jìn)行隔離后再通過高通濾波電路，可 以有效保證窄脈沖發(fā)生電路的安全性。
較好的，所述高通濾波電路包括第四電阻、第五電阻和第二電容，其中第四電阻的 兩端連接在所述1:1變壓器的兩輸出端；第二電容的第一端與所述1:1變壓器的第一輸 出端相連，第二電容的第二端與絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸入端相連；第五電阻的第一 端與第二電容的第二端相連，第五電阻的第二端與所述1:1變壓器的第二輸出端相連， 同時所述1:1變壓器的第二輸出端接地。
所述絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器采用型號為TC4422的高速絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器為 佳，該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的第2引腳為輸入端，該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的第6、 7 引腳為輸出端，該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的第1、 8引腳連接外接穩(wěn)壓電源，該絕緣柵 場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的第4、 5引腳接地。型號為TC4422的高速絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器 可實現(xiàn)高達(dá)9A的強電流驅(qū)動，能夠驅(qū)動大功率絕緣柵場效應(yīng)管。
而所述絕緣柵場效應(yīng)管采用型號為DE150的N溝道增強型射頻功率絕緣柵場效應(yīng) 管為佳，該絕緣柵場效應(yīng)管的第2引腳為柵極，該絕緣柵場效應(yīng)管(4)的第5引腳為漏極， 該絕緣柵場效應(yīng)管的第1、 3、 4、 6引腳為源極，這樣負(fù)載電路在第一電容放電過程中 可以在極短時間內(nèi)流過高達(dá)20A的強電流。
最后，所述負(fù)載電路為一激光器二極管。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于采用絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器和絕緣柵 場效應(yīng)管與電容來產(chǎn)生瞬間高電流窄脈沖，電路結(jié)構(gòu)簡單，脈沖反饋控制電路的設(shè)置， 可以很好確保絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器輸出端輸出的脈沖的波形寬度，即不管數(shù)字信號源 輸入的觸發(fā)波形信號有多寬，經(jīng)過反饋控制電路作用后，絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器輸入端 的脈沖寬度保持恒定，從而使整個窄脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的窄脈沖信號保持穩(wěn)定。


圖1為本實用新型實施例的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示的窄脈沖發(fā)生電路，包括數(shù)字信號源1、 1:1變壓器6、高通濾波電路2、 絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3、絕緣柵場效應(yīng)管4、脈沖反饋控制電路5和負(fù)載電路，其中， 數(shù)字信號源1用于產(chǎn)生激勵觸發(fā)信號給所述窄脈沖發(fā)生電路，1:1變壓器6的輸入端與 數(shù)字信號源1的輸出端相連，而1:1變壓器6的輸出端則與高通濾波電路2的輸入端相 連；高通濾波電路2由第四電阻R4、第五電阻R5和第二電容C2組成，其中第四電阻 R4的兩端連接在1:1變壓器6的兩輸出端；第二電容C2的第一端與1:1變壓器6的第 一輸出端相連，第二電容C2的第二端與絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的輸入端相連；第五 電阻R5的第一端與第二電容C2的第二端相連，第五電阻R5的第二端與1:1變壓器6 的第二輸出端相連，同時1:1變壓器6的第二輸出端接地；絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3采 用型號為TC4422的高速絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器，該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的第2引 腳為輸入端，而高通濾波電路2的輸出端即第二電容的第二端與該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動 器3的第2引腳連接，絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的第6、 7引腳為輸出端，該絕緣柵場 效應(yīng)管驅(qū)動器3的第1、 8引腳連接外接穩(wěn)壓電源VDD，該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的 第4、 5引腳接地；脈沖反饋控制電路5由NPN型三極管Q1、第三電阻R3組成，其中 絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的輸出端即第6、 7引腳連接第三電阻R3后與三極管Ql的基 極相連，三極管Ql的集電極連接到絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的輸入端第2引腳，三極 管Ql的發(fā)射極接地;絕緣柵場效應(yīng)管4采用型號為DE150的N溝道增強型射頻功率絕 緣柵場效應(yīng)管，該絕緣柵場效應(yīng)管4的第2引腳為柵極，該絕緣柵場效應(yīng)管4的第5引 腳為漏極，該絕緣柵場效應(yīng)管4的第1、 3、 4、 6引腳為源極，該絕緣柵場效應(yīng)管4的 柵極與絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的輸出端即第6、7引腳相連，負(fù)載電路供電電壓POWER 連接第一電阻Rl后與絕緣柵場效應(yīng)管4的漏極相連，絕緣柵場效應(yīng)管4的源極接地； 第一電容Cl的第一端與絕緣柵場效應(yīng)管4的漏極連接，第一電容Cl第二端連接第二 電阻R2的第一端，第二電阻R2的第二端與絕緣柵場效應(yīng)管4的源極之間連接負(fù)載電 路；另外本實施例中還包括由第一二極管Dl和第二二極管D2組成的脈沖保護(hù)電路， 其中第一二極管D1的正極與第一電容C1第二端連接，第一二極管D1的負(fù)極與第一電 容C1的第一端相連，第二二極管D2的正極與第二電阻R2的第二端連接，第二二極管 D2的負(fù)極與絕緣柵場效應(yīng)管4的源極相連。
本實施例中負(fù)載電路為一激光器二極管LD。
本實用新型電路的工作過程為-
數(shù)字信號源給出一個正脈沖信號，作為觸發(fā)源，觸發(fā)脈沖信號通過l:l的變壓器隔離， 并經(jīng)過第四電阻R4、第二電容C2、第五電阻R5組成的PI型高通濾波電路后進(jìn)入絕緣柵 場效應(yīng)管驅(qū)動器3的第2引腳輸入端，型號為TC4422的絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器可實現(xiàn)高達(dá) 9A的強電流驅(qū)動，能夠驅(qū)動大功率絕緣柵場效應(yīng)管；信號經(jīng)TC4422型的絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的第6腳和第7腳推挽式輸出，產(chǎn)生強電流驅(qū)動PLUS一OUT脈沖，同時LUS一OUT 脈沖，經(jīng)第三電阻R8送到NPN三極管Q1的基極，三極管Q1反相后把型號為TC4422的絕 緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的第2腳立即置為低電平，從而把PLUS—OUT置為低電平，確保脈 沖的波形。
絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器的輸出端將PLUS一OUT脈沖信號送給絕緣柵場效應(yīng)管4的柵 極即第2引腳；型號為DE150的N溝道增強型射頻功率絕緣柵場效應(yīng)管，具有納秒級的切 換速度，可實現(xiàn)的驅(qū)動電流高達(dá)15A，開啟電阻低至0.2歐姆。在沒有脈沖觸發(fā)的情況下， 絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的輸出端PLUS一OUT為低電平，絕緣柵場效應(yīng)管4截止，負(fù)載電 路供電電壓P0WER通過第一電阻R1給第一電容C1充電，直至充滿，此時，第一電容C1 的第一端A積聚了大量的正電荷；當(dāng)有脈沖觸發(fā)時，絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器3的輸出端 PLUS一OUT為高電平，即絕緣柵場效應(yīng)管的柵極為高電平時，漏極與源極導(dǎo)通，第一電 容C1的第一端的正電荷通過絕緣柵場效應(yīng)管的漏極流向源極，并流經(jīng)激光器二極管LD 和第二電阻R2后到達(dá)第一電容C1的第二端B，這是一個迅速放電的過程，從而使激光器 二極管LD在極短時間內(nèi)流過強電流。
脈沖反饋控制電路的設(shè)置，可以很好確保絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器輸出端輸出的脈沖 的波形寬度，即不管數(shù)字信號源輸入的觸發(fā)波形信號有多寬，經(jīng)過反饋控制電路作用后， 絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器輸入端的脈沖寬度保持恒定，從而使整個窄脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的 窄脈沖信號保持穩(wěn)定。
使用第一二極管D1與第二二極管D2泄放第一電容C1的反向電流，從而起到保護(hù)激 光器二極管LD的作用。
權(quán)利要求1、一種窄脈沖發(fā)生電路，用于產(chǎn)生窄脈沖供負(fù)載電路使用，包括一數(shù)字信號源(1)，用于產(chǎn)生激勵觸發(fā)信號給所述窄脈沖發(fā)生電路；一高通濾波電路(2)，其輸入端與所述數(shù)字信號源(1)的輸出端相連；其特征在于還包括一絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)，其輸入端與高通濾波電路(2)的輸出端相連；一絕緣柵場效應(yīng)管(4)，該絕緣柵場效應(yīng)管(4)的柵極與絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的輸出端相連，負(fù)載電路供電電壓連接第一電阻(R1)后與該絕緣柵場效應(yīng)管(4)的漏極相連，該絕緣柵場效應(yīng)管(4)的源極接地；第一電容(C1)，該第一電容(C1)的第一端與所述絕緣柵場效應(yīng)管(4)的漏極連接，該第一電容(C1)第二端連接第二電阻(R2)的第一端，第二電阻(R2)的第二端與絕緣柵場效應(yīng)管(4)的源極之間連接所述負(fù)載電路；一脈沖反饋控制電路(5)，該脈沖反饋控制電路(5)的輸入端與所述絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的輸出端連接，脈沖反饋控制電路(5)的輸出端則連接到絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的輸入端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄脈沖發(fā)生電路，其特征在于所述脈沖反饋控制電路 (5)包括一三極管(Q1)和第三電阻(R3)，其中所述絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的輸出端連接 第三電阻(R3)后與三極管(Q1)的基極相連，三極管(Q1)的集電極連接到絕緣柵場效應(yīng)管 驅(qū)動器(3)的輸入端，三極管(Q1)的發(fā)射極接地。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的窄脈沖發(fā)生電路，其特征在于所述三極管(Q1)為NPN 型三極管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的窄脈沖發(fā)生電路，其特征在于還包括有由第一二 極管(D1)和第二二極管(D2)組成的脈沖保護(hù)電路，其中第一二極管(D1)的正極與第一電 容(C1)第二端連接，第一二極管(D1)的負(fù)極與第一電容(C1)的第一端相連，第二二極管 (D2)的正極與第二電阻(R2)的第二端連接，第二二極管(D2)的負(fù)極與絕緣柵場效應(yīng)管(4)的源極相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的窄脈沖發(fā)生電路，其特征在于還包括一 1:1變壓 器(6)，該1:1變壓器(6)的輸入端與數(shù)字信號源(1)的輸出端相連，而1:1變壓器(6)的輸出 端則與高通濾波電路(2)的輸入端相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的窄脈沖發(fā)生電路，其特征在于所述高通濾波電路包括 第四電阻(R4)、第五電阻(R5)和第二電容(C2)，其中第四電阻(R4)的兩端連接在所述1:1 變壓器(6)的兩輸出端；第二電容(C2)的第一端與所述1:1變壓器(6)的第一輸出端相連，第二電容(C2)的第二端與絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的輸入端相連；第五電阻(R5)的第一端與第二電容(C2)的第二端相連，第五電阻(R5)的第二端與所述1:1變壓器(6)的第二輸 出端相連，同時所述1:1變壓器(6)的第二輸出端接地。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄脈沖發(fā)生電路，其特征在于所述絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū) 動器(3)采用型號為TC4422的高速絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器，該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3) 的第2引腳為輸入端，該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的第6、 7引腳為輸出端，該絕緣柵 場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的第1、 8引腳連接外接穩(wěn)壓電源(VDD)，該絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器 (3)的第4、 5引腳接地。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄脈沖發(fā)生電路，其特征在于所述絕緣柵場效應(yīng)管(4) 采用型號為DE150的N溝道增強型射頻功率絕緣柵場效應(yīng)管，該絕緣柵場效應(yīng)管(4)的 第2引腳為柵極，該絕緣柵場效應(yīng)管(4)的第5引腳為漏極，該絕緣柵場效應(yīng)管(4)的第1、 3、 4、 6引腳為源極。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄脈沖發(fā)生電路，其特征在于所述負(fù)載電路為一激光 器二極管。
專利摘要本實用新型涉及一種窄脈沖發(fā)生電路，用于產(chǎn)生窄脈沖供負(fù)載電路使用，包括一數(shù)字信號源(1)；一高通濾波電路(2)；其特征在于還包括一絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)；一絕緣柵場效應(yīng)管(4)，其柵極與絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的輸出端相連，負(fù)載電路供電電壓連接第一電阻(R1)后與絕緣柵場效應(yīng)管(4)的漏極相連；第一電容(C1)第一端與所述絕緣柵場效應(yīng)管(4)的漏極連接，第一電容(C1)第二端連接第二電阻(R2)的第一端，第二電阻(R2)的第二端與絕緣柵場效應(yīng)管(4)的源極之間連接所述負(fù)載電路；一脈沖反饋控制電路(5)的輸入端與絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的輸出端連接，而輸出端則連接到絕緣柵場效應(yīng)管驅(qū)動器(3)的輸入端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型產(chǎn)生的窄脈沖信號保持穩(wěn)定。
文檔編號H03K3/356GK201378828SQ20092011677
公開日2010年1月6日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者金如江 申請人:金如江