一种超宽脉冲发生器的设计

《一种超宽脉冲发生器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、一种超宽脉冲发生器的设计

2、第1关键词：Uodulation）和正反极性调制（AntipodalModulation），这里采用PPM调制。从本质上看，U倍，其中M为雪崩倍增因子。（2）由于雪崩运用时集电结加有很高的反向电压，集电结空间电荷区向基区一侧的扩展使有效基区宽度大为缩小，因而少数载流子通过基区的渡越时间大为缩短。换言之，晶体管的有效截止频率大为提高。（3）在雪崩区内，与某一给定电压值对应的电流不是单值的。并且随电压增加可以出现电流减小的现象。也就是说，雪崩运用时晶体管集电极-发射极之间呈负阻特性。（4）改变雪崩电容与负载电阻，所对应的输出幅度是不同的。换言之，

3、输出脉冲与雪崩和负载电阻有关。下面对雪崩管的动态过程进行分析。在雪崩管的动态过程中，工作点的移动相当复杂，现结合原理图形示电路（图4）进行分析（这里主要分析雪崩管Q1的工作过程，其余类同）。在电路中近似地将雪崩管静态负载电阻认为是Rc，当基极未触发时，基极处于反偏，雪崩管截止。根据电路可列出雪崩管过程的方程为：式中：i为通过雪崩管的总电流，ic为通过静态负载Rc的电流，ia为雪崩电流，uc(0)为电容C初始电压，R为动态负载电阻，C为雪崩电容，tA为雪崩时间。Vce为雪崩管Q1集-射极电压，Vcc为电路直接偏置电压。从（1）式可求解出雪崩过程动态负载线方程式为：在具体

4、的雪崩管电路中，Rc为几千欧（本实验中取为6.8kΩ）,而R则为几十欧（本实验中取为51Ω），因此Rc>>R。雪崩时雪崩电流ia比静态电流ic大得多，即ia>>ic，所以i≈ia。于是（2）式可简化为：因为0～tA这段雪崩时间很短，因此可以略去，即得i=1/R[uc(0)-Vce]（4）式（3）和式（4）表明雪崩状态下，动态负载线是可变的。雪崩管在雪崩区形成负阻特性，负阻区处于Bvceo与Bvcbo之间，当电流再继续加大时，则会出现二次击穿现象，如图2所示。图2中，电阻负载线I贯穿了两个负阻区。若加以适当的推动，工作点a会通过负阻区交点b到达c

5、，由于雪崩管的推动能力相当强，c点通常不能被封锁，因而通过第二负阻区交点d而推向e点。工作点从a到e一共经过两个负阻区，即电压或电流信号经过两次正反馈的加速。因此，所获得的信号其电压或电流的幅度上当大，其速度也相当快。当负载很陡时，如图2中负载线II所示，它没有与二次击穿曲线相交而直接推而饱和区，这时就不会获得二次负阻区的加速。本文介绍的超宽带U调制。本文主要讨论Uarx发生器。这样可以增加所产生脉冲的幅度，同时还可以使脉冲的宽度变得更窄。首先，通可雪崩管的级联，使加在各级雪崩管集电极的电压递增（每级的增量约为Vcc）。而集电极电压的增大可以使雪崩管的导通内阻减小，从

6、而缩短脉冲的上升时间tr。其次，基极注入电流Ib会随之增大，tr也将减小。另外，雪崩管的级联结构还可以相当于对各级的输出脉冲进行了乘积，这样也会使脉冲的上升时间tr得到进一步的减小。这里关键是解决雪崩管触发的同时性问题，由于脉冲很宽，这一眯就尤为突出。如果雪崩管不能很好地同时触发，反而会增加输出脉冲的宽度。为了获得同时触发，就必须要尽量选用触发参数相同的雪崩管。如果有的雪崩管触发参数不同，则需要调整电路中的元件参数，使其同时触发。实验中A、B、C各点输出脉冲的宽度分别为：2.43ns、1.76ns、1.22ns；上升时间分别为1.2ns、1.12ns、863ps。与理

7、论分析所得结论相符。2.4实验结果实验中采用两级级联结构，最后得到输出脉冲波形，如图5所示。从图5中可以看到输出脉冲的幅度约为1.2V，宽度约为1.22ns（半宽度），上升时间约为863ps。采用的雪崩三极管为3DB2B型（tr≤2ns）。触发脉冲的周期为1μs,占空比为50%。该波形是用Agilent公司的Infiniium60MHz示波器测得的。笔者采用雪崩管级联的方法，成功地完成了一种超宽带（UWB）脉冲产生电路的设计，最后得到的输出脉其宽度和上升时间均较好地符合了要求。今后的工作将致力于提高输出脉冲的幅度，进一步减小脉冲的宽度和上升时间。