脉冲展宽电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及脉冲展宽电路，包括单片机和触发单元，所述单片机的输出端通过单片机输出电平转换电路与所述触发单元的数据输入端连接，触发单元的数据输出端输出展宽的脉冲信号的同时，还通过单片机输入电平转换电路连接到单片机的输入端，触发单元的时钟输入端连接被展宽的窄脉冲信号的输入。本实用新型的脉冲展宽电路能够实现脉冲宽度小于100皮秒的极窄脉冲的展宽；同时因为触发单元的上升下降时间极小，因此得到的脉冲展宽信号能够保持输入信号的陡峭上升、下降沿，波形不易失真，从而大幅度提高了脉冲边沿检测尤其是用于脉冲间隔测量的准确性。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电路结构，具体的讲是用于对极窄脉冲实现检测和展宽的脉冲展 宽电路。 脉冲展宽电路
【背景技术】
[0002] 激光测距是一种先进的测距技术，其测量精度高，测量量程远，抗干扰能力强。其 中脉冲激光测距技术是应用最为广泛的一种激光测距技术，其原理是通过测量脉冲激光发 射与脉冲激光经目标反射后被接收的时间间隔来完成目标距离的测量。采用数字方法的时 间间隔测量电路，是通过检测脉冲的上升或下降沿来实现脉冲的检测识别。但是，当脉冲过 窄不能满足最小脉宽要求时，无法检测到脉冲的上升沿或下降沿的到来。为了获得更高的 测量精度，用于脉冲激光测距的激光光束的脉冲宽度也越来越小，但数字式时间间隔测量 电路对于最小脉宽的要求往往在纳秒级别，而激光光束的脉冲宽度可能在百皮秒级别，激 光光束的脉冲宽度远远小于电路能够适应的最小脉宽。因此，需要一种脉冲展宽电路对激 光光束的探测信号进行脉冲展宽以满足数字式时间间隔测量电路的最小脉宽要求。
[0003] 数字器件是通过脉冲边沿检测识别脉冲，而被检测脉冲的宽度过窄导致脉冲的边 沿不能被检测识别的问题普遍存在于电子测量领域。传统的解决方法一般采用电容峰值保 持的方法实现脉冲展宽，电容峰值保持在脉冲展宽过程中存在电容充放电的过程，因此容 易造成展宽后的波形失真，不能保持输入脉冲陡峭的上升沿、下降沿，波形的失真会影响脉 冲边沿检测的精度，尤其是脉冲间隔测量的精度；同时，被展宽的输入脉冲的脉冲宽度需要 大于电容的充放电时间，电容峰值保持脉冲展宽法难以实现脉冲宽度小于纳秒级别的极窄 脉冲的展宽。 实用新型内容
[0004] 本实用新型提供了一种脉冲展宽电路，以实现对极窄脉冲宽度的展宽，且展宽的 脉冲尽量保持不失真，保证脉冲边沿检测尤其是用于脉冲间隔测量的准确性，解决电子测 量领域中被检测脉冲的宽度过窄导致脉冲的边沿不能被检测识别的问题。
[0005] 本实用新型的脉冲展宽电路，包括：单片机和触发单元，所述单片机的输出端通过 单片机输出电平转换电路与所述触发单元的数据输入端连接，触发单元的数据输出端输出 展宽的脉冲信号的同时，还通过单片机输入电平转换电路连接到单片机的输入端，触发单 元的时钟输入端连接输入的被展宽的窄脉冲信号。
[0006] 在被展宽的窄脉冲信号到来前，单片机通过查询单片机的输入端信号来获取触发 单元的电平状态，如果单片机的输入端为高电平，则单片机将其输出端的电平置为低，即将 触发单元的数据输入端置为低电平；如果单片机的输入端为低电平，则单片机将输出端的 电平置为高，即将触发单元的数据输入端置为高电平。
[0007] 被展宽的窄脉冲信号输入到触发单元的时钟输入端，由于触发单元的工作原理， 触发单元的输出端电平将与其数据输入端的电平状态一致，即，若触发单元的数据输入端 为高电平则触发单元的数据输出端为高电平，触发单元的数据输入端为低电平，则触发单 元的数据输出端也为低电平。在触发单元的数据输出端得到被展宽后的脉冲信号，被展宽 后的脉冲的宽度等于相邻两个被检测脉冲信号的时间间隔。
[0008] 优选的，所述的触发单元为D触发器。
[0009] 为了实现脉冲宽度小于100皮秒的极窄脉冲的展宽，优选的D触发器为高速D触 发器，D触发器的上升和下降时间要小于被展宽脉冲信号的最小脉冲宽度。
[0010] 具体的，所述触发单元的数据输入端为D触发器的D输入端口，数据输出端为D触 发器的Q输出端口。
[0011] 具体的，所述单片机的输出端为单片机的RESET端口，输入端为单片机的RESET_ STATE 端口。
[0012] 本实用新型的脉冲展宽电路与传统的电容脉冲展宽技术相比，采用了触发单元来 实现脉冲的展宽，被展宽的脉冲信号的脉冲宽度只要大于触发单元的上升/下降时间就能 够被展宽。在优选的高速D触发器类型的触发单元中，上升/下降时间在皮秒级别，因此能 够实现脉冲宽度小于100皮秒的极窄脉冲的展宽；同时因为D触发器的上升下降时间极小， 因此得到的脉冲展宽信号能够保持输入信号的陡峭上升、下降沿，波形不易失真，从而大幅 度提高了脉冲边沿检测尤其是用于脉冲间隔测量的准确性。
[0013] 以下结合实施例的【具体实施方式】，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说 明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新 型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均 应包括在本实用新型的范围内。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型脉冲展宽电路的结构示意图。
[0015] 图2为图1的脉冲展宽时序图。
【具体实施方式】
[0016] 本实用新型的脉冲展宽电路，通过采用D触发器来实现脉冲的展宽，被展宽的脉 冲信号的脉冲宽度只要大于D触发器的上升/下降时间就能够被展宽。因为D触发器的上 升/下降时间在皮秒级别，因此能够实现脉冲宽度小于100皮秒的极窄脉冲的展宽；同时 因为D触发器的上升下降时间极小，因此得到的脉冲展宽信号能够保持输入信号的陡峭上 升、下降沿，波形不易失真，从而大幅度提高了脉冲边沿检测尤其是用于脉冲间隔测量的准 确性。
[0017] 实施例：
[0018] 如图1所示本实用新型的脉冲展宽电路，包括单片机和高速D触发器类型的触发 单元，所述单片机的输出端RESET通过单片机输出电平转换电路与所述D触发器的数据输 入端D连接，D触发器的数据输出端Q输出展宽的脉冲信号的同时，还通过单片机输入电平 转换电路连接到单片机的输入端RESET_STATE，D触发器的时钟输入端CLK连接输入的被展 宽的窄脉冲信号。
[0019] 如图2所示的脉冲展宽时序图，在被展宽的窄脉冲信号到来前，单片机通过查 询单片机的输入端RESET_STATE信号来获取D触发器的电平状态，如果单片机的输入端 RESET_STATE为高电平，则单片机将其输出端RESET的电平置为低，即将D触发器的数据输 入端D置为低电平；如果单片机的输入端RESET_STATE为低电平，则单片机将输出端RESET 的电平置为高，即将D触发器的数据输入端D置为高电平。
[0020] 被展宽的窄脉冲信号输入到D触发器的时钟输入端CLK，由于D触发器的工作原 理，D触发器的输出端Q的电平将与数据输入端D的电平状态一致，S卩，若D触发器的数据 输入端D为高电平则D触发器的数据输出端Q为高电平，D触发器的数据输入端D为低电 平，则D触发器的数据输出端Q也为低电平。在D触发器的数据输出端Q得到被展宽后的 脉冲信号，被展宽后的脉冲的宽度等于相邻两个被检测脉冲信号的时间间隔。
【权利要求】
1. 脉冲展宽电路，其特征包括：单片机和触发单元，所述单片机的输出端通过单片机 输出电平转换电路与所述触发单元的数据输入端连接，触发单元的数据输出端输出展宽的 脉冲信号的同时，还通过单片机输入电平转换电路连接到单片机的输入端，触发单元的时 钟输入端连接输入的被展宽的窄脉冲信号。
2. 如权利要求1所述的脉冲展宽电路，其特征为：所述的触发单元为D触发器。
3. 如权利要求2所述的脉冲展宽电路，其特征为：所述的D触发器为高速D触发器。
4. 如权利要求2所述的脉冲展宽电路，其特征为：所述触发单元的数据输入端为D触 发器的D输入端口，数据输出端为D触发器的Q输出端口。
5. 如权利要求1至4之一所述的脉冲展宽电路，其特征为：所述单片机的输出端为单 片机的RESET端口，输入端为单片机的RESET_STATE端口。
【文档编号】H03K3/017GK203911879SQ201420225822
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】李华栋, 吴云峰, 瞿鑫, 郑天策, 夏涛, 戴磊 申请人:电子科技大学