《C信号发生器》PPT课件.ppt
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1、第第6 6章章 系统分析系统分析 3.6 脉冲信号发生器脉冲信号发生器 一、脉冲信号 脉冲具有脉动和冲击的含意,脉冲信号通常指持续时间较短有特定变化规律的电压或电流信号。常见的脉冲信号有矩形、锯齿形、阶梯形、钟形、数字编码序列等(参见图 3.12),其中最基本的脉冲信号是矩形脉冲信号,如图3,61所示。下面就以矩形脉冲为例,介绍表征脉冲信号的主要参数:第第6 6章章 系统分析系统分析 图3.6l 矩形脉冲信号第第6 6章章 系统分析系统分析 图3.6l 矩形脉冲信号第第6 6章章 系统分析系统分析 脉冲幅度Um:定义为脉冲波从底部到顶部之间的数值。脉冲上升时间tr:定义为脉冲波从0.1 Um
2、上升到0.9Um所经历的时间,也叫脉冲前沿。脉冲下降时间tf:定义为脉冲波从0.9 Um下降到0.1 Um所经历的时间,也叫脉冲后沿。第第6 6章章 系统分析系统分析 脉冲宽度:即脉冲的持续时间,一般指脉冲前、后沿分别等于0.5 Um时相应的时间间隔。平顶降落 :表征脉冲顶部不能保持平直而呈现倾斜降落的数值,也常用其对脉冲幅度的百分比值来表示。脉冲过冲:脉冲过冲包括上冲和下冲。上冲指上升边超过顶值Um以上所呈现的突出部分,如图361(a)中b下冲是指下降边超过底值以下所呈现的向下突出部分,如图3.6 1(a)中f。第第6 6章章 系统分析系统分析 脉冲周期和重复频率:周期性脉冲相邻两脉冲之间的
3、时间间隔称为脉冲周期,用T 表示,脉冲周期的倒数称为重复频率,用f表示,如图36土(厶)中所示.脉冲的占空系数 :脉冲宽度 与脉冲周期T的比值称为占空系数或空度比(3.6-1)第第6 6章章 系统分析系统分析 国际电工委员会于土974年公布了IEC469主号标准(脉冲技术与仪器的第一部分:脉冲术语及定义)和IEC4692号标准(脉冲技术与仪器标准的第二部分:脉冲测量与分析的一般考虑)两个标准文件,标准中给出了统一的、数学上严密的而且通用的脉冲及其测量技术的术语和定义(见13第二章)。本书仍采用目前国内较通用的一些标准和术语。第第6 6章章 系统分析系统分析 二、脉冲信号发生器分类 脉冲信号发生
4、器是专门用来产生脉冲波形的信号源,是电子测量仪器中的一个重要门类。脉冲信号发生器广泛应用于电子测量系统以及数字通信、雷达、激光、航天、计算机技术、自动控制等领域。它可用于测试视频放大器、宽带电路的振幅特性、过渡特性,逻辑元件的开关速度、数字电路研究以及示波器的检定与测试等。第第6 6章章 系统分析系统分析 按照用途和产生脉冲的方法不同,脉冲信号发生器可分为通用脉冲发生器、快沿脉冲发生器、函数发生器、数字可编程脉冲信号发生器及特种脉冲发生器等。通用脉冲发生器是最常用的脉冲发生器,其输出脉冲频率、延迟时间、脉冲持续时间、脉冲幅度均可在一定范围内连续调节,一般输出脉冲都有“+”“一”两种极性,有些产
5、品还具有前、后沿可调、双脉冲、群脉冲、闸门、外触发及单次触发等功能。像国外的HP8080A,频率达土000MHz,前、后沿小于300ps,国内也已生产出频率达500MHz,前后沿小于100ps的通用脉冲发生器。第第6 6章章 系统分析系统分析 快沿脉冲发生器以快速前沿为其特征,主要用于各类电路瞬态特性测试,特别是测试示波器的瞬态口向应。国内小幅度(5V)快沿脉冲发生器前沿可小于60ps,大幅度(50V)快沿脉冲发生器的前沿可小于1ns。函数信号发生器在前面已有过介绍,由于它一般可输出多种波形信号,因而已成为通 用性极强的一类信号发生器。但作为脉冲信号源,当前主要的问题是上限频率不够高(50MH
6、z左右),前、后沿也难提高,不能完全取代通用脉冲信号发生器。第第6 6章章 系统分析系统分析 数字可编程脉冲信号发生器是随着集成电路技术、微处理器技术发展而产生的一代新型脉冲发生器,一般带有GPIB接口,可编程控制,使之进入自动测试系统。特种脉冲信号发生器是指那些具有特殊用途,对某些性能指标有特定要求的脉冲信号 源,如稳幅、高压、精密延迟等脉冲发生器以及功率脉冲发生器和数字序列发生器等。第第6 6章章 系统分析系统分析 三、脉冲信号发生器的结构 1基本脉冲信号发生器 一台基本的脉冲信号发生器,由图362中主要单元构成,XC15型及XC20型脉冲信号发生器采用了这种结构,可输出频率、脉冲宽度可调
7、的正、负极性矩形脉冲。图中各单元主要功能如下:第第6 6章章 系统分析系统分析 (1)主振级:该单元是脉冲信号源的核心一振荡源,一般采用恒流源射级耦合自激多谐 振荡器产生矩形波,调节振荡器中电容和钳位电压可进行振荡频率粗调(频段)和细调。也可采用正弦振荡、限幅放大和积分电路等构成主振级。(2)脉冲形成级:脉冲形成级主要由延时单元和脉冲形成单元构成。延时单元将主振级送出的信号转换成形成单元所需的延时脉冲,如XCl5型脉冲发生器中采用电子延迟电路,用一积分器对主振级送来的脉冲信号进行积分,待积分电压值增大到一定值时,使其中一稳压管导通,输出一个延时脉冲。第第6 6章章 系统分析系统分析 形成级单元
8、在延时脉冲作用下,形成宽度准确、波形良好的矩形脉冲,脉冲宽度可在该级进行独立调节。通常采用单稳态触发器作为脉冲形成电路。第第6 6章章 系统分析系统分析 图3.62 基本脉冲信号发生器框图第第6 6章章 系统分析系统分析 (3)输出级:通常包括有脉冲放大器、倒相器等,输 出信号的幅度极性在输出级进行调节。XC-20型脉冲信号发生器采用上述基本结构,性能 指标为:频率范围3kHz200MHz;延迟时间25ns 100s,脉冲宽度25ns1001s;输出幅度150mV5V;前、后沿15ns,输出波形有正、负矩形脉冲,正、负倒置矩形脉冲,直流偏置一1V +1V;有外触发输入端和手动单次脉冲触发。第第
9、6 6章章 系统分析系统分析 图3.63 前后沿宽度不同的波形第第6 6章章 系统分析系统分析 2前后沿可调节的脉冲信号发生器 除矩形脉冲外,有时还需要其他波形的脉冲信号如梯形、三角形、锯齿形等,这些信号可用改变矩形脉冲的前后沿宽度来实现,如图36-3所示。因此在前面所述的基本脉冲发生器中,增加相应的脉冲前后沿调节电路,即可获得不同波形的脉冲信号输出。图3.64是XC14型脉冲信号发生器的原理框图,和XC13、XC19等型号一样,XC14属于通用脉冲信号发生器门类。下面简要介绍其工作原理,各单元电路的输出波形画在图3.65中。第第6 6章章 系统分析系统分析 图3.64 XC14型脉冲信号发生
10、器框图 第第6 6章章 系统分析系统分析 图36-4中外触发电路、自激多谐振荡器、延迟电路构成触发脉冲发生单元。延迟电路和前述延时级的电路形式及延时调节方法相同,输出波形(c)比自激多谐振荡器或外触发脉冲信号(a)延迟了 时间,(b)波形表示(a)信号进行积分并与一比较电平刀:相比较产生延迟脉冲的过程。第第6 6章章 系统分析系统分析 图36-4中积分调宽电路、比较整形电路和相减电路构成脉冲形成单元。积分调宽电路和比较整形电路的作用与前述延迟电路相似,形成比信号(c)延时f的脉冲(e),而后信号(c)、(e)共同作用在相减电路上输出窄脉冲(f),调节积分器电容C和积分器中恒流源可以使 在10n
11、s1 000,s间连续可变。第第6 6章章 系统分析系统分析 图3.65 XC14框图中各单元输出波形第第6 6章章 系统分析系统分析 极性变换电路、前后沿调节电路、输出电路构成脉冲输出单元。极性变换电路实际上是一个倒相器,用开关K选择输出脉冲的正、负极性。前后沿调节电路和延迟电路中积分器原理类似,调节积分电容c和被积恒流源来调节脉冲前后沿,可使输出脉冲变换为矩形、梯形、三角形、锯齿形,以供不同的需要。输出电路是由两极电流放大器构成的脉冲放大器,能保证在50 负载上获得波形良好的脉冲 输出。输出脉冲的幅度和直流偏置电平也在该级进行调节。XC-13、XC-14和XC-19型脉冲信号发生器是目前国
12、内应用较普遍的通用型脉刈叶言号源,表36-I列出了其主要性能指标,以供参考。第第6 6章章 系统分析系统分析 表 3.61第第6 6章章 系统分析系统分析 3多用信号源 在前面叙述的脉冲信号源分类中包括函数发生器,实际上它是一种多用信号源,在一些要求不高的场合,这种“一机多用”而价格不高的信号源还是很受欢迎的。图366给出了XD11型多用信号源的框图。和前面脉冲信号源不同,这里首先由文氏桥振荡器产生正弦振荡,在正弦波单元缓冲、放大由按键开关K选择输出。后面各单元的功能在框图中已有说明,不再赘述。第第6 6章章 系统分析系统分析 图3.66 XD11多用信号源框图第第6 6章章 系统分析系统分析
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