专利名称：延迟可调多路同步脉冲信号源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种延迟可调多路同步脉冲信号源，适用于快脉冲射线物理和其它同时使用大量测量记录设备的领域。
背景技术：
快脉冲射线物理测量领域，通常同时需要大量的记录设备。这些记录设备需要由同一个触发装置提供多路幅度在5V以上的触发信号，使各设备同步动作记录测试信号。有时候，某些测试信号比触发信号到得晚，这样就要求触发信号能有一定的延迟，使被测信号和触发信号差不多同时到达记录装置。为了提高触发精度，减少触发晃动时间，触发信号的前沿要求很小。另外，该同步装置需要可靠触发并输出控制信号。
目前常用的DG535，虽然输出延迟可以从纳秒调节到秒，输出通道数达4路，每路输出幅度也可达40V，但无多路阈值可调节的外部触发输入通道，输出通道数太少，不能满足实际要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种具有多路触发输入阈值甄别电路的、输出通道多的、延迟时间可调的延迟可调多路同步脉冲信号源。
本实用新型的技术解决方案 一种延迟可调多路同步脉冲信号源，包括外触发输入单元、用于显示设定触发阈值的显示单元、用于根据实际需要将同步触发输出信号设定延迟时间并提供延迟触发功能的延迟单元、用于对输出信号的前沿进行陡化整形的脉冲与微分整形电路、用于产生快上升沿的较大幅度脉冲信号的雪崩电路、以及等分电路； 其特殊之处在于 上述外触发输入单元包括至少两路并联的触发输入阈值甄别电路；所述显示单元以及延迟单元的数量与触发输入阈值甄别电路的数量一致； 上述延迟可调多路同步脉冲信号源还包括用于防止信号源在较短的时间内被多次重复触发的自锁单元；所述自锁单元的数量与触发输入阈值甄别电路的数量一致； 上述延迟可调多路同步脉冲信号源还包括可将多路输入转换为两路输出的选择单元，所述选择单元为一个或门电路或两个并联的或门电路； 所述外触发输入单元、显示单元、自锁单元、延迟单元、选择单元、脉冲与微分整形电路、雪崩电路、等分电路依次电连接。
上述延迟可调多路同步脉冲信号源还包括连续/单次模块电路，其用于在无输入信号而又需要用该信号源产生输出信号，所述连续/单次模块电路输出端与脉冲与微分整形电路的输入端连接。
上述等分电路包括设置在圆形双面焊接板中心的一个输入信号接点以及中心对称辐射状设置在圆形双面焊接板上的至少三路输出信号接点和接地点。
上述等分电路的输出信号接点和接地点的数量为15路。
上外触发输入单元包括三路触发输入阈值甄别电路。
上述触发输入阈值甄别电路包括电压比较器、输入匹配电阻R1、调节电阻R3以及噪声抑制电容C1，所述输入匹配电阻R1的一端接电压比较器的正向输入端，其另一端接地；所述噪声抑制电容C1和调节电阻R3并接后的一端接电压比较器的反向输入端，另一端接地。
上述脉冲与微分整形电路包括二极管D1、可调电阻Rt、隔直电容C2、C3；所述二极管D1的正向端接地，其反向端通过可调电阻Rt接-24V电源；所述输入端隔直电容C2的一端作为脉冲与微分整形电路的输入端，其另一端接二极管反向端；所述输出端隔直电容C3的一端作为脉冲与微分整形电路的输出端，其另一端接二极管反向端。
上述雪崩电路包括分压电路、雪崩管Q1、充电回路、调节电路以及防反串电路，所述分压电路包括串联的调节电阻R4和分压电阻R5，所述调节电阻R4和分压电阻R5的连接端与充电回路的限流电阻R9连接，所述调节电阻R4的另一端接高电压，所述分压电阻的另一端接地；所述充电回路包括串联的限流电阻R9和储能电容C4，所述限流电阻R9和储能电容C4的连接端与雪崩管Q 1的集电极连接，所述储能电容C4的另一端接地；所述防反串电路包括串联的隔直电容C5和二极管D2，所述隔直电容C5的另一端接雪崩管Q1的发射极，所述二极管D2的另一端作为雪崩电路的输出端；所述调节电路包括串联的二极管D3和调节电阻R6，所述二极管D3和调节电阻R6的连接端与雪崩管Q1的基极；所述二极管的另一端作为雪崩电路的输入端，所述调节电阻R6的另一端接地。
上述自锁单元为单稳态触发器；所述延迟单元为单稳态触发器。
上述连续/单次模块电路包括选择并联的连续脉冲产生电路和单次脉冲产生电路、负载电阻R13以及用于选择连续脉冲或单次脉冲的选择开关S2；所述单次脉冲产生电路包括单次按钮S1和充放电回路(R12、C7)；所述连续脉冲产生电路包括充放电回路(R11、C6)以及单结晶体管Q2，所述单结晶体管Q2的基极接充放电回路(R11、C6)；所述单结晶体管Q2的集电极接选择开关S2；所述单结晶体管Q2的发射极接负载电阻R3。
本实用新型与现有技术相比所具有的优点 1、本实用新型采用了“多路输入”、“二路合并输出”的双保险措施。多路输入采用逻辑或关系，从而保证在只有一路输入信号的情况下也能使信号源稳定触发并输出控制信号。
2、本实用新型的等分电路采用对称辐射状分路设计，保证信号线走线等距离，使信号的延迟时间相同，保证了各路信号幅度和时间特性的一致性，解决快信号分多路时信号相互干扰、延时不同的问题，使各路触发信号之间时差小到≤±0.1ns，各路信号幅度差小于5％。
3、本实用新型的触发输入信号经整形后的前沿大约为几个纳秒，大大减小了信号源的触发晃动。触发晃动≤1ns。
4、本实用新型采用电压分辨率高的比较器，提高了触发电平的精度和参考电平的调节精度，电压分辨率为10mV。
5、本实用新型的信号源提供延迟功能，可根据实际需要方便地设置和调节信号源的输出延迟时间，为不同记录设备提供不同的触发时间。延迟量可调范围400ns～25μs，步进量为50ns。
图1为本实用新型的延迟可调多路同步脉冲信号源的电路示意图。
图2为本实用新型触发输入阈值甄别电路原理图。
图3为本实用新型显示单元的芯片管脚示意图。
图4为本实用新型脉冲与微分整形电路原理图。
图5为本实用新型雪崩电路原理图。
图6为本实用新型等分电路的结构原理图。
图7为本实用新型连续/单次模块电路原理图。
附图标记1-接地点，2-输出信号接点，3-输入信号接点，R1-输入匹配电阻，R2、R7、R11、R12-电阻，R5-分压电阻，R3、R4、R6-调节电阻，R9-限流电阻，R13-负载电阻，Rt-可调电阻，C1、C6、C7-电容，C2-输入端隔直电容，C3-输出端隔直电容，C5-隔直电容，C4-贮能电容，D1、D2、D3、D4-二极管，Q1-雪崩管，Q2-单结晶体管，S1-单次按钮，S2-选择开关，UIA-电压比较器，U0-外触发输入，U1-触发输入阈值甄别电路，U2-显示单元，U3-自锁单元，U4-延迟单元，U5-或门电路，U6-脉冲与微分整形电路，U7-雪崩电路，U8-等分电路。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型延迟可调多路同步脉冲信号源的电路示意图，包括外触发输入U0、外触发输入单元、用于显示设定触发阈值的显示单元U2、用于防止信号源在较短的时间内被多次重复触发的自锁单元U3、用于根据实际需要将同步触发输出信号延迟设定的时间并提供延迟触发功能的延迟单元U4、可根据将多路输入转换为两路输出的选择单元、用于对输出信号的前沿进行陡化整形的脉冲与微分整形电路U6、用于产生快上升沿的较大幅度脉冲信号的雪崩电路U7以及等分电路U8，外触发输入单元包括三路并接的触发输入阈值甄别电路U1；显示单元U2、自锁单元U3以及延迟单元U4的数量与触发输入阈值甄别电路U1的数量一致；选择单元包括两个并接的或门电路U5；外触发输入单元、显示单元U2、自锁单元U3、延迟单元U4、选择单元、脉冲与微分整形电路U6、雪崩电路U7、等分电路U8依次电连接。
如图2所示为本实用新型的触发输入阈值甄别电路原理图，其包括电压比较器、输入匹配电阻R1、调节电阻R3以及噪声抑制电容C1，输入匹配电阻R1的一端接电压比较器的正向输入端，其另一端接地；噪声抑制电容C1和调节电阻R3并接后的一端接电压比较器的反向输入端，另一端接地，其中调节电阻R3可调节电压比较器的比较电平，为多圈电位器，可连续调节，步进量可视为500Ω。噪声抑制电容C1用来抑制外部脉冲信号对参考电平的干扰。电压比较器选用MAX913CPA，用于甄别触发阈值，该器件的电压分辨率为10mV，响应时间为10ns。
自锁单元的为单稳态触发器74LS221，自锁时间为100ms。
延迟单元采用单稳态触发器实现，延迟量可调范围400ns～25μs，步进量为50ns，用于根据实际需要将同步触发输出信号延迟设定的时间，提供延迟触发功能。
如图3为所示本实用新型显示单元的数字电压显示表芯片XL5135-3结构图，该电压显示表使用方便，只要通过8针接线柱接入工作电源及待测电压即可，XL5135-3为三位半表，满量程为直流±19.99V，最小分辨率为10mV。
如图4所示为本实用新型脉冲与微分整形电路原理图，其包括二极管D1、可调电阻Rt、隔直电容C2、C3；二极管D1的正向端接地，其反向端通过可调电阻Rt接-24V电源；输入端隔直电容C2的一端作为脉冲与微分整形电路的输入端，其另一端接二极管反向端；输出端隔直电容C3的一端作为脉冲与微分整形电路的输出端，其另一端接二极管反向端。二极管D1采用阶跃恢复二极管WY373C对或门输出信号进行整形。在无脉冲输入时，阶跃恢复二极管由负电源通过可调电阻Rt加以正向偏压，当被整形的正脉冲输入时，二极管D1被反偏，但仍保持导通，使输出为低电平。一旦少数载流子的存贮电荷耗尽，阶跃开始，输出将获得陡峭的上升沿。电路采用-24V直流供电。
如图5所示为本实用新型雪崩电路原理图，其包括分压电路、雪崩管Q1、充电回路、调节电路以及防反串电路，分压电路包括串联的调节电阻R4和分压电阻R5，调节电阻R4和分压电阻R5的连接端与充电回路的限流电阻R9连接，调节电阻R4的另一端接高电压，分压电阻的另一端接地；充电回路包括串联的限流电阻R9和储能电容C4，限流电阻R9和储能电容C4的连接端与雪崩管Q 1的集电极连接，储能电容C4的另一端接地；防反串电路包括串联的隔直电容C5和二极管D2，隔直电容C5的另一端接雪崩管Q1的发射极，二极管D2的另一端作为雪崩电路的输出端；调节电路包括串联的二极管D3和调节电阻R6，二极管D3和调节电阻R6的连接端与雪崩管Q1的基极；二极管的另一端作为雪崩电路的输入端，调节电阻R6的另一端接地。调节电阻R4用于调节雪崩管的工作电压，改变输出脉冲的幅度及触发延迟；限流电阻R9作为充电回路的限流电阻，同时防止雪崩管在雪崩时电流反串损坏电源，阻止一部分能量的损耗；电阻R7是输出端的匹配电阻，基极回路调节电阻R6调节雪崩电路的触发阈值和触发延迟，电阻越大，触发延迟越小，触发阈值也越低；雪崩电路的贮能电容C4，改变它可以改变输出脉冲前沿和幅度；二极管D3的作用是防止雪崩管雪崩时电流反串，对前端电路造成损坏；二极管D2在两路合并输出时防止另一路信号的反串抑制。电路采用+350V直流供电。
如图6所示为本实用新型等分电路结构示意图，等分电路包括圆形焊接面，圆形焊接面上对称辐射状设置15个分路。为了减少体积，使各路信号幅度和延迟时间一致，且具有较好的工作带宽，利用对称性原理，用双面板制成一个15等分的均分电路。具体做法是在焊接面采用圆对称辐射状分路设计，在圆心输入信号，在圆周输出信号，保证信号走线等距离，使信号的延迟时间相同；同时采用大面积接地，保证信号的接地电阻小，克服各路之间的相互干扰，保证了信号光滑。分路电阻阻值可由Rn＝R0(n-1)/(n+1)来确定分路电阻的值，R0为输出阻抗，n为分路数。当R0＝50Ω时，Rn＝43.75Ω。
图7所示为本实用新型连续/单次模块电路原理图。连续/单次模块单元U9用于在无输入信号而又需要用该信号源产生输出信号，其输出端与脉冲与微分整形电路U6的输入端连接。
选择开关S2选用SW-SPDT(单刀双掷)开关，连续/单次模块电路的连续脉冲产生电路由单结晶体管Q2BT33C和RC充放电回路组成。正常工作时，在电容C6两端和负载电阻R13两端可分别得到连续的锯齿波电压和正的尖峰脉冲电压。当SW-SPDT开关合向连续时，电源通过电阻R11以时间常数T＝R11×C6向电容C6充电。当电容器上的电压UE小于单结晶体管Q2的峰点电压UP时，单结晶体管Q2处于截止状态，负载电阻R13上无电流流过，输出电压Uo为零。当电容C6上的电压Uc＝UE＝UP时，单结晶体管Q2导通，电容C6通过PN结向负载电阻R13放电，由于此电阻阻值很小，所以放电速度很快，Uc由最大值迅速下降，并且在负载电阻R13上输出一个尖脉冲电压。在电容C6放电过程中，UE急剧下降，当UE小于单结晶体管Q2的谷点电压Uv时，单结晶体管Q2便跳变到截止区，完成一次振荡。此后电容又被重新充电，重复上述过程。
输出尖峰脉冲的宽度T1由电容C6的放电时间决定，T1＝Rb1C2ln(Up/UE)。当单结晶体管和电容均已确定时，改变负载电阻R13的数值可以调节脉冲宽度。
单次电路也由RC充放电回路组成。当SPDT开关合向单次时，电源便通过电阻R12向电容C7充电，电容C7上的电压逐渐升高。在单次按钮S1按下时，电容C7又向负载电阻R13放电，这时便产生一尖峰脉冲。
本实用新型的工作过程 信号源采用三路触发输入即采用三路触发输入阈甄别电路，各路输入经触发阈值甄别电路之后经显示单元进行触发阈值显示，之后通过自锁单元对信号进行自锁，再经过延迟单元根据实际需要将同步触发输出信号延迟设定的时间，然后将三路信号利用或门电路进行信号输出，然后输出信号通过脉冲与微分整形电路将信号前沿进行陡化整形，之后经过雪崩电路产生快上升沿的较大幅度脉冲信号，输出幅度大于100V的信号，该输出信号再经15路等分电路输出幅度约8V的同步脉冲触发信号。
在没有输入信号而又需要用该信号源进行标定工作时，可以利用本信号源的连续/单次模块电路产生输出信号。当SPDT开关合向连续端时，本信号源输出连续脉冲信号。当SPDT开关合向单次端时，每按下一次单次按钮S1，本信号源便产生一尖峰脉冲。
权利要求1.一种延迟可调多路同步脉冲信号源，包括外触发输入单元、用于显示设定触发阈值的显示单元、用于根据实际需要将同步触发输出信号设定延迟时间并提供延迟触发功能的延迟单元、用于对输出信号的前沿进行陡化整形的脉冲与微分整形电路、用于产生快上升沿的较大幅度脉冲信号的雪崩电路、以及等分电路；
其特征在于
所述外触发输入单元包括至少两路并联的触发输入阈值甄别电路；所述显示单元以及延迟单元的数量与触发输入阈值甄别电路的数量一致；
所述延迟可调多路同步脉冲信号源还包括用于防止信号源在较短的时间内被多次重复触发的自锁单元；所述自锁单元的数量与触发输入阈值甄别电路的数量一致；
所述延迟可调多路同步脉冲信号源还包括可将多路输入转换为两路输出的选择单元，所述选择单元为一个或门电路或两个并联的或门电路；
所述外触发输入单元、显示单元、自锁单元、延迟单元、选择单元、脉冲与微分整形电路、雪崩电路、等分电路依次电连接。
2.根据权利要求1所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述延迟可调多路同步脉冲信号源还包括连续/单次模块电路，其用于在无输入信号而又需要用该信号源产生输出信号，所述连续/单次模块电路输出端与脉冲与微分整形电路的输入端连接。
3.根据权利要求1或2所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述等分电路包括设置在圆形双面焊接板中心的一个输入信号接点以及中心对称辐射状设置在圆形双面焊接板上的至少三路输出信号接点和接地点。
4.根据权利要求3所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述等分电路的输出信号接点和接地点的数量为15路。
5.根据权利要求3所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述外触发输入单元包括三路触发输入阈值甄别电路。
6.根据权利要求5所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述触发输入阈值甄别电路包括电压比较器、输入匹配电阻(R1)、调节电阻(R3)以及噪声抑制电容(C1)，所述输入匹配电阻(R1)的一端接电压比较器的正向输入端，其另一端接地；所述噪声抑制电容(C1)和调节电阻(R3)并接后的一端接电压比较器的反向输入端，另一端接地。
7.根据权利要求3所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述脉冲与微分整形电路包括二极管(D1)、可调电阻(Rt)、隔直电容(C2、C3)；所述二极管(D1)的正向端接地，其反向端通过可调电阻(Rt)接-24V电源；所述输入端隔直电容(C2)的一端作为脉冲与微分整形电路的输入端，其另一端接二极管反向端；所述输出端隔直电容(C3)的一端作为脉冲与微分整形电路的输出端，其另一端接二极管反向端。
8.根据权利要求3所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述雪崩电路包括分压电路、雪崩管(Q1)、充电回路、调节电路以及防反串电路，所述分压电路包括串联的调节电阻(R4)和分压电阻(R5)，所述调节电阻(R4)和分压电阻(R5)的连接端与充电回路的限流电阻(R9)连接，所述调节电阻(R4)的另一端接高电压，所述分压电阻的另一端接地；所述充电回路包括串联的限流电阻(R9)和储能电容(C4)，所述限流电阻(R9)和储能电容(C4)的连接端与雪崩管(Q1)的集电极连接，所述储能电容(C4)的另一端接地；所述防反串电路包括串联的隔直电容(C5)和二极管(D2)，所述隔直电容(C5)的另一端接雪崩管(Q1)的发射极，所述二极管(D2)的另一端作为雪崩电路的输出端；所述调节电路包括串联的二极管(D3)和调节电阻(R6)，所述二极管(D3)和调节电阻(R6)的连接端与雪崩管(Q1)的基极；所述二极管的另一端作为雪崩电路的输入端，所述调节电阻(R6)的另一端接地。
9.根据权利要求3所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述自锁单元为单稳态触发器；所述延迟单元为单稳态触发器。
10.根据权利要求2所述的延迟可调多路同步脉冲信号源，其特征在于所述连续/单次模块电路包括选择并联的连续脉冲产生电路和单次脉冲产生电路、负载电阻(R13)以及用于选择连续脉冲或单次脉冲的选择开关(S2)；所述单次脉冲产生电路包括单次按钮(S1)和充放电回路(R12、C7)；所述连续脉冲产生电路包括充放电回路(R11、C6)以及单结晶体管(Q2)，所述单结晶体管(Q2)的基极接充放电回路(R11、C6)；所述单结晶体管(Q2)的集电极接选择开关(S2)；所述单结晶体管(Q2)的发射极接负载电阻(R3)。
专利摘要本实用新型涉及一种延迟可调多路同步脉冲信号源，包括外触发输入单元、用于显示设定触发阈值的显示单元、用于根据实际需要将同步触发输出信号设定延迟时间并提供延迟触发功能的延迟单元、用于对输出信号的前沿进行陡化整形的脉冲与微分整形电路、用于产生快上升沿的较大幅度脉冲信号的雪崩电路以及等分电路；本实用新型的目的是提供一种具有多路触发输入阈值甄别电路的、输出通道多的、延迟时间可调的延迟可调多路同步脉冲信号源。本实用新型采用了“多路输入”、“二路合并输出”的双保险措施。多路输入采用逻辑或关系，从而保证在只有一路输入信号的情况下也能使信号源稳定触发并输出控制信号。
文档编号H03K5/01GK201536355SQ20092003381
公开日2010年7月28日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者张雁霞, 李宪优, 田晓霞, 李显宝, 渠红光 申请人:西北核技术研究所