激光窄脉冲信号探测中的峰值保持电路分析

《激光窄脉冲信号探测中的峰值保持电路分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、激光窄脉冲信号的峰值探测电路分析摘要：激光窄脉冲信号的峰值功率检测对研究激光脉冲的能量特性和评估其毁伤效果具有很大的利用价值。本文对峰值保持电路进行改进，使其适合窄脉冲信号的峰值功率检测，并详细讨论了峰值保持电路的各项技术指标，得出放大器的带宽、转换速率，二极管的导通电阻、结电容及结间载流子的渡越时间，和缓冲器的输入电流对下垂速率及线性度的影响。根据各技术指标的影响合理选择器件，结合A/D采集功能给出了几种电路设计方案并比较它们的优劣。关键词：激光窄脉冲信号；峰值保持；技术指标；A/D采集PeakHoldingCircuitAnalysis

2、forLaserShortPulseSignalAbstract:Acircuitwhichcancompletepeakholdingfunctionforlasershortpulsesignalpoweriswithgreatvalueforitspurposetostudyitscharacteristicofenergyanddamageeffect.Inthispaper,thepeakholdingcircuitisimprovedtoadapttopeakpowerdetectingforlasershortpulsesig

3、nal,andsometechnicalindexes,whichareOPbandwidth,slewrate,diodeon-resistance,junctioncapacitanceandcarriertransittime,inputcurrentofbuffer,arestudiedindetailfortheireffectivenesstodrooprateandlinearratio.Basedontechnicalindexes,severalcircuitdesignschemeareshowedandcompared

4、oftheirgoodandbadwithrelatedtoA/Dsamplingfunction.Keyword:lasershortpulsesignal；peakholding；technicalindex；A/Dsampling71引言在光电对抗实验中，需要对大功率激光的光参量（如功率、能量、频率、波长及光谱）特性进行详细研究。在Nd:YAG激光实验中，通常以窄脉冲形式的低重频激光发射，脉宽、上升沿及下降沿时间都为ns量级，脉冲功率密度为KW/cm2以上，脉冲能量密度为mJ/cm2以上。这种窄脉冲形式的信号不能直接用A/D采集，需要

5、对信号的真实峰值采样保持，以便使用常规的A/D转换技术或多道分析仪进行测量分析。经典的峰值保持电路频带窄，转换速率慢，线性差，下垂速率快，不适于高速采集。本文通过对峰值保持电路的特性进行分析，给出了一种改进型的峰值保持电路设计，并配合A/D采集功能介绍了三种实现方案。2电路设计2.1经典电路分析典型的峰值保持电路见图1。图1典型峰值保持电路原理图它由运算放大器A、B组成，外加一个开关二极管D和保持电容C。放大器A和B组成电压跟随器的形式。其工作原理为：当输入电压大于输出电压，二极管D导通，保持电容C充电，直到输入电压和输出电压相等为止。信号

6、峰值保持的波形如图2所示。图2峰值保持电路的输入输出波形[1]王海光.简单的激光窄脉冲信号准峰值采样保持电路[J].红外与激光工程.1998,27(5):44~51这种峰值保持电路是电压型的，积分非线性差，过冲严重，并且由于二极管存在一定的导通电压，输入与输出不完全一致，因此有必要对其进行一定的改进。2.2原理分析峰值保持电路是处理实时信号的，因此其性能的优劣就体现在对信号变化感知的灵敏性上，表现为电气参量对时间的微分。前面分析了电压型的峰值保持电路性能较差，因此这里采用跨导型的峰值保持电路，见图3。图3跨导峰值保持器原理图[2]郭永新，焦

7、青.新型跨导型脉冲峰值保持器[J].青岛大学学报.2001,16(4):104~106[3]BettyLiseAnderson,RichardL.Anderson.半导体器件物理[M].邓宁等译.清华大学出版社.2008:226~284其中G为跨导运算放大器，B为缓冲器，D为开关二极管，C为保持电容，I为恒流源（吸取静态电流）。通过电压反馈，二极管的导通电压被抵消，弥补了输出存在导通电压差的不足。对于跨导运算放大器的输出电流有(1)其中，g为跨导，、分别为输入、输出电压。其电路的频率特性为(2)系统电压转移函数为7(3)(4)电路的-3dB

8、频率点为，可以看出，此电路只有一个极点。表1列出了跨导型峰值保持电路各项技术指标，其影响因素包括放大器的转换速率和带宽，二极管的漏电流和缓冲器的输入偏置电流。表1电路技术指标压摆