一种脉冲调控电路的制作方法

1.本技术涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种脉冲调控电路。


背景技术：

2.随着激光器的发展，超窄激光脉冲被广泛地应用于主振荡功率放大器、电光调制器、激光雷达以及拉曼光谱测量等诸多领域。其中，脉冲驱动电路是影响激光脉冲性能的重要器件。皮秒脉冲发生器作为脉冲驱动电路的核心部件，直接决定系统的关键性能。而现代工程应用中对高速脉冲信号源的多样化要求越来越高，不仅需要脉冲频率高、速度快，而且要求在满足便携性的同时，脉冲的脉宽和幅度可调节。
3.但是，现有方案脉冲信号发生器中皮秒脉冲信号产生电路产生的脉冲信号宽度一般在1000皮秒左右，脉宽较宽，或者脉冲调控机制较为复杂，在激光器种子源控制，辐射天线信号源及信号检测等领域应用中有一定局限性。因此，开发一种结构简便、脉宽幅度可调且可监控的皮秒脉冲发生器，是目前脉冲信号处理技术领域中尚需要解决的技术难题。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本技术提供了一种脉冲调控电路，包括第一级电路、第二级电路、第三级电路和脉宽监控电路；
5.所述第一级电路、所述第二级电路和所述第三级电路依次串联连接；
6.所述第一级电路用于将具有预设斜率的上升沿信号转化为第一脉冲信号输送至所述第二级电路；所述第二级电路用于通过调节所述第一脉冲信号的脉宽对所述第三级电路输出端的第二脉冲信号进行变窄处理；
7.所述第二脉冲信号的脉宽小于所述第一脉冲信号的脉宽；
8.所述脉宽监控电路用于监控所述第一脉冲信号的脉宽。
9.在一些实施例中，所述第一级电路还包括第一电容，所述第二级电路还包括第二电容，所述第三级电路还包括第三电容；
10.所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容依次串联连接；
11.所述第一电容的输入端用于接收所述上升沿信号，所述第一电容的输出端用于输出第一脉冲信号；所述第二电容的输入端用于接收所述第一脉冲信号；所述第三电容的输出端用于输出第二脉冲信号；
12.所述脉宽监控电路的输入端与所述第一电容的输出端电连接，所述脉宽监控电路的输出端与所述第二电容电连接；所述脉宽监控电路用于向所述第二电容提供偏置电压。
13.在一些实施例中，所述第一级电路还包括第一电阻，所述第二级电路还包括第二电阻，所述第三级电路还包括第三电阻和第四电阻；
14.所述第一电阻的输入端与所述第一电容的输出端电连接，所述第一电阻的输出端接地连接；
15.所述第二电阻的输入端与所述第二电容的输出端电连接，所述第二电阻的输出端
接地连接；
16.所述第三电阻的输入端和所述第四电阻的输入端均与所述第三电容的输出端电连接，所述第三电阻的输出端接地连接，所述第四电阻的输出端等效接地连接。
17.在一些实施例中，所述脉宽监控电路包括依次串联连接的比较器、可调电压源和第一扼流单元；
18.所述比较器的输入端与所述第一电容的输出端电连接；
19.所述第一扼流单元的输出端与所述第二电容的输入端电连接；
20.所述比较器用于监控所述第一脉冲信号的脉宽；
21.所述可调电压源用于向所述第二电容提供所述偏置电压；
22.所述第一扼流单元用于通过直流信号阻隔交流信号。
23.在一些实施例中，所述脉宽监控电路还包括第二扼流单元；
24.所述第二扼流单元的输入端与所述可调电压源的输出端电连接；所述第二扼流单元的输出端与所述第二电阻的输入端电连接；
25.所述第二电阻为可调电阻。
26.在一些实施例中，还包括幅度控制电路，所述幅度控制电路的输出端与所述第三级电路电连接；所述幅度控制电路的输入端用于接收ttl电压开关信号；
27.所述幅度控制电路用于调节所述第二脉冲信号的幅度。
28.在一些实施例中，所述幅度控制电路包括依次串联连接的第五电阻、微带阻抗变换器及pin二极管开关；
29.所述pin二极管开关的输出端与所述第三电容的输出端电连接；
30.所述ttl电压开关信号用于控制所述pin二极管开关的导通或者关闭。
31.在一些实施例中，还包括输入缓冲电路；
32.所述输入缓冲电路用于将初始脉冲触发信号调整为具有预设斜率的所述上升沿信号，并将所述上升沿信号输送至所述第一级电路的输入端。
33.在一些实施例中，所述输入缓冲电路包括第六电阻、第七电阻和pnp三极管；
34.所述第六电阻的输入端用于接收所述初始脉冲触发信号；
35.所述第六电阻的输出端与所述pnp三极管的控制端电连接，用于控制pnp三极管导通或者关闭；
36.所述pnp三极管的输出端与所述第七电阻电连接；所述第七电阻输出所述上升沿信号；
37.所述输入缓冲电路用于通过改变所述第七电阻的电阻值来确定所述初始脉冲触发信号的频率；
38.其中，所述初始脉冲触发信号的频率、所述上升沿信号的频率、所述第一脉冲信号的频率和所述第二脉冲信号的频率均相同。
39.在一些实施例中，所述输入缓冲电路还包括第八电阻和npn三极管；
40.所述第八电阻的输入端用于接收所述初始脉冲触发信号；
41.所述第八电阻的输出端与所述npn三极管的控制端电连接，用于控制所述npn三极管的导通或者关闭；所述npn三极管的输出端用于输出所述上升沿信号；
42.所述输入缓冲电路用于通过改变所述第八电阻的电阻值来调节所述上升沿信号
的斜率为所述预设斜率。
43.本技术实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
44.本技术实施例提供的脉冲调控电路，使用三级电路，同时实现窄脉宽输出和脉宽监控。能够实时监控第一级电路输出的第一脉冲信号的脉宽，并且采用第二级电路通过对第一脉冲信号的脉宽的调节，以实现对第二脉冲信号进行变窄处理，从而满足脉冲信号窄脉宽的需求。
附图说明
45.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
46.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
47.图1为本技术实施例提供的脉冲调控电路的一种结构示意图；
48.图2为本技术实施例提供的脉冲调控电路的又一种结构示意图；
49.图3为本技术实施例提供的p2点输出的第二脉冲信号的脉宽与p1点输出的第一脉冲信号的脉宽之间的对应关系图；
50.图4为本技术实施例提供的脉冲调控电路的又一种结构示意图；
51.图5为本技术实施例提供的脉冲调控电路的又一种结构示意图；
52.图6为本技术实施例提供的脉冲调控电路的又一种结构示意图。
具体实施方式
53.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面将对本技术的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
54.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但本技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
55.相关技术中，有使用雪崩三极管和脉冲整形传输线技术共同构成的高速脉冲产生器，利用传输线对高频信号的分布参数效应进行选频输出，产生最小500ps的脉冲信号。然而由于使用了雪崩三极管，虽然获得最小500ps的脉冲输出，但幅度受限，输出的脉冲幅度较低。
56.现有技术方案中还有利用数字电路方法，基于可编程逻辑器件fpga和高速ecl器件合成脉宽可调的脉冲方案，通过fpga内部计数器和可编程延迟芯片的共同配合实现脉冲宽度大范围精密连续可调的目标。然而，基于数字电路的方法产生脉宽大范围精密连续可调的脉冲信号，可控制所输出的脉冲宽度。但不能保证脉宽和输出的幅度同时可控，且基于该方法的最小脉宽只能够达几纳秒，并不能满足实际窄脉宽的需求。
57.现有技术方案中，还有使用混合使用数字与模拟电路的方案实现脉冲宽度和幅度同时可调的目标，由数字电路产生1.95ns-800ns范围内可调的脉宽，通过调节电流源的电
流大小来控制脉冲幅度。然而，通过混合使用数字与模拟电路，可实现脉冲宽度和幅度独立可调。但该方案需要使用较多的集成电路模块，结构复杂，成本较高，且受数字电路工作频率的限制，脉宽为纳秒级，同样无法满足实际中窄脉宽的需求。
58.在实际的工程应用中，很多精密光电探测系统对超宽带高速脉冲信号源都提出了更高的要求，因此如何准确地获得窄脉冲并实时监控脉宽大小，并且在不增加电路复杂度的同时对脉冲进行调控，以提升系统探测性能，是本技术要解决的主要技术问题。
59.针对上述问题中的至少一个，本技术实施例提供了一种脉冲调控电路，如图1所示，图1为本技术实施例提供的脉冲调控电路的一种结构示意图，从图1中可以看出，该电路包括：第一级电路、第二级电路、第三级电路和脉宽监控电路，第一级电路、第二级电路和第三级电路依次串联连接。第一级电路用于将具有预设斜率的上升沿信号转化为第一脉冲信号输送至第二级电路。第二级电路用于通过调节第一脉冲信号的脉宽对第三级电路输出端的第二脉冲信号进行变窄处理。第二脉冲信号的脉宽小于第一脉冲信号的脉宽。脉宽监控电路用于监控第一脉冲信号的脉宽。
60.如图1所示，第一级电路的输入端in1用于接收上升沿信号，第一级电路的输出端out1用于输出第一脉冲信号。第二级电路的输入端in2与第一级电路的输出端out1电连接，第二级电路的输出端out2与第三级电路的输入端in3电连接，第三级电路的输出端out3用于输出第二脉冲信号。脉宽监控电路用于监控第一脉冲信号的脉宽。第二级电路用于通过调节第一脉冲信号的脉宽对第二脉冲信号进行变窄处理。
61.本技术实施例提供的脉冲调控电路，使用三级电路，同时实现窄脉宽输出和脉宽监控。能够实时监控第一级电路输出的第一脉冲信号的脉宽，并且采用第二级电路通过对第一脉冲信号的脉宽的调节，以实现对第二脉冲信号进行变窄处理，从而满足脉冲信号窄脉宽的需求。
62.在一些实施例中，第二脉冲信号的脉宽小于第一脉冲信号的脉宽以及第二级电路输出的脉冲信号的脉宽。即第二脉冲信号的脉宽小于第一脉冲信号的脉宽以及第三级电路输入端的脉冲信号的脉宽。
63.本公开实施例提供的技术方案，能够有效的降低第二脉冲信号的脉宽，并且通过对第一脉冲信号的脉宽的调整，无需对第三级电路设定额外的脉宽调控电路，就可以实现第二脉冲信号的脉宽小于第三级电路输入端的脉冲信号的脉宽。
64.如图1所示，第一级电路的输出端out1，即在p1点，用于输出第一脉冲信号。第三级电路的输出端out3，即在p2点，用于输出第二脉冲信号。脉宽监控电路用于监控p1点的第一脉冲信号的脉宽。第二级电路用于通过调节p1点的第一脉冲信号的脉宽，实现对p2点的第二脉冲信号进行变窄处理。
65.在一些实施例中，如图1所示，例如脉宽监控电路的输入端in4与第一级电路的输出端out1电连接，脉宽监控电路的输出端out4与第二级电路的输出端out2电连接。脉宽监控电路用于监控第一脉冲信号的脉宽。
66.以上仅为本技术的一种实施方式，本技术的实施方式还可以如图2所示，图2为本技术实施例提供的脉冲调控电路的又一种结构示意图，从图2可以看出，第一级电路还包括第一电容c1，第二级电路还包括第二电容c2，第三级电路还包括第三电容c3。第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3依次串联连接。第一电容c1的输入端in1用于接收上升沿信号，第
一电容c1的输出端out1用于输出第一脉冲信号。第二电容c2的输入端in2与第一电容c1的输出端out1电连接，第二电容c2的输入端in2用于接收第一脉冲信号，第二电容c2的输出端out2与第三电容c3的输入端in3电连接，第三电容c3的输出端out3用于输出第二脉冲信号。
67.脉宽监控电路的输入端in4与第一电容c1的输出端out1电连接，脉宽监控电路的输出端out4与第二电容c2电连接，脉宽监控电路用于向第二电容c2提供偏置电压。
68.在一些实施例中，如图2所示，脉宽监控电路的输出端out4与第二电容c2的输出端out2电连接。
69.在一些实施例中，如图2所示，第一级电路还包括第一电阻r1，第二级电路还包括第二电阻r2，第三级电路还包括第三电阻r3和第四电阻r4。第一电阻r1的输入端与第一电容c1的输出端out1电连接，第一电阻的输出端接地连接。第二电阻r2的输入端与第二电容c2的输出端out2电连接，第二电阻的输出端接地连接。第三电阻r3的输入端和第四电阻r4的输入端均与第三电容c3的输出端out3电连接，第三电阻r3的输出端接地，第四电阻r4的输出端等效接地连接。
70.示例性地，从图2可以看出，上升沿信号有正极和负极两端分别对应输入到第一级电路中构成一个完整的电路信号回路。其中，第一电阻r1的输出端、第二电阻r2的输出端和第三电阻r3的输出端均与该负极信号线电连接，在电路中给电阻的一端提供负极电压或者是低电平电压，即相当于该电阻的一端接地连接。第四电阻r4的输出端输出的是脉冲信号，第四电阻r4的输出端例如可以连接正电源直流电压，使得第四电阻r4的输出端实现等效接地连接。
71.如图2所示，脉宽监控电路用于监控第一电容c1的输出端out1，即p1点输出的第一脉冲信号的脉宽。由于第三电容c3的输出端out3，即p2点输出的第二脉冲信号的脉宽与p1点输出的第一脉冲信号的脉宽有直接的对应关系，因而可以通过监控p1点的第一脉冲信号的脉宽来间接获得第三级电路输出的p2点的第二脉冲信号的脉宽。且p1点的第一脉冲信号的脉宽与p2点的第二脉冲信号的脉宽之间的对应关系如图3所示，图3为本技术实施例提供的p2点输出的第二脉冲信号的脉宽与p1点输出的第一脉冲信号的脉宽之间的对应关系图，从图3可以看出，p1点的第一脉冲信号的脉宽越大，则p2点的第二脉冲信号的脉宽越小。反之，当p1点的第一脉冲信号的脉宽越小，则p2点的第二脉冲信号的脉宽就越大。因此可以通过调节p1点的第一脉冲信号的脉宽来实现对p2点的第二脉冲信号的脉宽的调节。且p1点的第一脉冲信号的脉宽比p2点第二脉冲信号的脉宽要大。第一脉冲信号为纳秒级的脉冲信号，第二脉冲信号为皮秒级的脉冲信号。因此，相比于p2点皮秒级的脉冲信号的脉宽，p1点纳秒级的脉冲信号以纳秒级的调控基数对脉宽进行调节，更加容易实现，且调节的精度高。因此，第二级电路用于通过增大第一脉冲信号的脉宽对第三级电路输出端的第二脉冲信号进行变窄处理。
72.示例性的，如图3所示，例如在p1点对第一脉冲信号的脉宽进行调节时，可以从1.4ns调至1.6ns，此时p1点的脉宽1.6ns对应p2点的第二脉冲信号的脉宽为400ps，p1点的脉宽1.4ns对应p2点的第二脉冲信号的脉宽为700ps，也就是调节第一脉冲信号的脉宽从1.4ns调至1.6ns，可以实现第二脉冲信号的脉宽从700ps调至400ps，显而p1点的脉宽要往大调，可以实现p2点的脉宽往小调的效果，而脉宽往大调比往小调更容易实现，且更加容易操作。如果仅在p2点来调整p2点的脉宽大小，如果要实现皮秒级的脉宽，就只能对皮秒级的
脉宽进行调小，例如从700ps直接调至400ps，这种脉宽的调整方式首先必须是在皮秒级来调整脉宽，且从小的脉宽往更小的脉宽进行调整不好控制，且不容易实现，并且没有本技术实施例提供的从p1点较大的脉宽来进行调整窄脉宽的精度高。且本技术实施例提供的电路，可以实现对纳秒级别的脉宽进行调整，间接实现皮秒级脉宽的输出效果。
73.并且，通过比较第二级电路输入端p1点输出的第一脉冲信号与第三级电路输出端p2点输出的第二脉冲信号之间的对应关系，以及第三级电路输入端的脉冲信号与第三级电路输出端p2点的第二脉冲信号之间的对应关系。其中，第二级电路输入端p1点输出的第一脉冲信号与第三级电路输出端p2点输出的第二脉冲信号之间的对应关系更加清晰和明显，从图3即可以看出。因此，由于p1点的第一脉冲信号与p2点的第二脉冲信号之间特殊的脉宽对应关系，本技术实施例采用对p1点的第一脉冲信号进行脉宽调整来实现对p2点的第二脉冲信号的脉宽调整，并且对p2点的第二脉冲信号的脉宽调整的效果较好。并且，p1点的第一脉冲信号的幅度大于p2点的第二脉冲信号的幅度，更容易被脉宽监控电路监测。
74.在一些实施例中，该第一级电路例如可以包括至少2个串联连接的第一电容c1，和/或第二级电路例如可以包括至少2个串联连接的第二电容c2，和/或第三级电路例如可以包括至少2个串联连接的第三电容c3。本公开实施例提供的技术方案，通过在每一级电路设置多个串案连接的电容，可以使得整个电路的rc时间常数越小，进而使得第二脉冲信号的脉宽越窄。
75.在一些实施例中，如图4所示，图4为本技术实施例提供的脉冲调控电路的又一种结构示意图，从图4可以看出，该脉宽监控电路包括依次串联连接的比较器、可调电压源和第一扼流单元。比较器的输入端与第一电容c1的输出端out1电连接，比较器的输出端与可调电压源的输入端电连接。可调电压源的输出端与第一扼流单元的输入端电连接，第一扼流单元的输出端与第二电容c2的输入端in2电连接。比较器用于监控第一脉冲信号的脉宽。可调电压源用于给第二电容c2提供偏置电压。第一扼流单元用于通过直流信号阻隔交流信号。即第一扼流单元用于起到通过直流偏置电压，并防止可调电压源上的交流信号泄露。
76.在一些实施例中，比较器用于监控第一电容c1输出端out1的p1点的第一脉冲信号的脉宽。比较器例如可以为高速比较器，该高速比较器例如可以为响应速度为1ghz以上的比较器。比较器例如可以对第一脉冲信号整形处理为方波信号，该比较器可以实时监控该第一脉冲信号的脉宽。通过比较器检测出的第一脉冲信号的脉宽大小，进而依据第一脉冲信号的脉宽与第二脉冲信号的脉宽之间的对应关系，来调整可调电压源的电压值，继而通过该可调电压源给第二级电路中的第二电容c2提供合适的偏置电压，该偏置电压可以用来调节第二电容c2的电容值，通过改变第二电容c2的电容值来是实现对第一脉冲信号脉宽的调节，从而可以实现对第二脉冲信号的脉宽的调节。
77.在一些实施例中，该脉宽监控电路不影响第一级电路、第二级电路和第三级电路的工作。并且通过与脉宽监控电路的配合，第二级电容c2为调谐电容，该第二电容c2例如可以包括变容二极管、有源电容器中的至少一个，而无需改变电路结构即可实现对第一脉冲信号脉宽的调节。当第二电容c2为变容二极管时，通过可调电压源给第二电容c2提供的偏置电压，可以改变变容二极管的容值，进而可以实现对第一脉冲信号的脉宽的连续精密调节。当第二电容c2为有源电容器时，通过可调电压源给第二电容c2提供的偏置电压，可以改变第二电容c2的电容值，且有源电容阻性损耗极低，从而具有较高的q值。
78.可选地，通过调节第一级电路、第二级电路和第三级电路中的任意一个电容(c)和电阻(r)，例如通过改变该rc时间常数，也可以实现对上升沿信号脉宽的调节。因此该rc时间常数可以作为对脉冲调控电路进行设计时的一个考虑因素。
79.在一些实施例中，如图4所示，该脉宽监控电路还包括第二扼流单元。第二扼流单元的输入端与可调电压源的输出端电连接，第二扼流单元的输出端与第二电阻r2的输入端电连接。由于第二电阻r2的输入端与第二电容c2的输出端out2电连接，因此，该第二扼流单元的输出端与该第二电容c2的输出端out2电连接。第二电阻r2为可调电阻。
80.可选地，该第二电阻r2例如可以是可调电位器、滑动变阻器等，其电阻值可以通过数字编码或者手动调节。
81.示例性地，该第二电容c2例如可以为阶跃恢复二极管，通过可调电压源给该第二电容c2提供一定的正向偏置电压，当脉冲信号来临时，阶跃恢复二极管反偏且等效为一个电荷存储电容，此时通过改变第二电阻r2的电阻值即可调节第一脉冲信号的脉宽，且脉宽可以调节的更窄。
82.可选地，该第二扼流单元例如还包括电阻调节器，该电阻调节器用于调节第二电阻r2的电阻值。该电阻调节器例如可以是可调电位器、滑动变阻器等。
83.本技术实施例提供的脉冲调控电路，通过在三级电路的第二级电路引入脉宽监控电路，可在不影响第一级电路和第二级电路的情况下，第二电容可以任意选择变容二极管、阶跃恢复二极管或二端口有源电容器作为调谐电容，从而实现第二脉冲信号脉宽的可调范围更宽，第二脉冲信号的最小脉宽更进一步变窄，以及电路损耗更小、q值更高的效果。
84.在一些实施例中，可调电压源为可以调节电压的电压源，例如可以是电位器、数模转换电压源等。
85.在一些实施例中，该第一扼流单元和第二扼流单元例如可以为相同的结构或者不同的结构。该第一扼流单元和第二扼流单元例如可以高频扼流单元，该高频扼流单元例如可以是扼流电感、线圈、传输线结构或着微带阻抗变换器。
86.在一些实施例中，参考图4所示的电路结构中，该第一扼流单元和/或第二扼流单元例如可以是微带阻抗变换器。该微带阻抗变换器从p1点看去，该微带阻抗变换器的输入阻抗z
in
满足以下关系式：
[0087][0088]
其中，z0为传输线的特性阻抗，该传输线指的是图4中的可调电压源与p1点之间的电线。z
l
为传输线另一端的负载阻抗，电长度θ与频率、特性阻抗、物理长度均有关。对于交流信号，当z
l
＝0，θ＝π/2时，z
in
→
∞，起到防止高频泄露的作用。对于直流信号，θ＝0，z
in
＝z
l
，起到通直流的作用。j为常数。
[0089]
在一些实施例中，例如通过采用非均匀传输线结构，可以实现更宽的抑制带宽，扩展高频扼流的范围。
[0090]
本技术实施例提供的脉冲调控电路中，脉冲监控电路中的第一扼流单元和/或第二扼流单元例如可以采用四分之一波长(λ/4)微带阻抗变换器代替传统的高频扼流电感，起到通直流偏置、阻交流泄露的作用，避免了使用体重较大的电感器，结构简便且集成度
高。因此采用微带阻抗变换器作为高频扼流单元，可以简化整个脉冲调控电路的结构，并提高电路集成度，同时可以与电路板布线的pcb工艺兼容。
[0091]
在一些实施例中，如图4所示，该脉冲监控电路例如还包括第四电容c4，该第四电容c4的输入端与第一电容c1的输出端out1电连接，第四电容c4的输入端还与第一扼流单元的输出端电连接。第四电容c4的输出端与比较器的输入端电连接。此时第四电容c4的输入端及第一扼流单元的输出端均连接在p1点。该第四电容c4主要用于防止可调电压源输出的电压信号经过第一扼流单元传输到比较器上，而引起脉冲监控电路短路。如图4所示，在脉宽监控电路中，第一扼流单元的输出端与第二电容c2的输入端电连接，第二扼流单元的输出端与第二电容c2的输出端电连接，这样可以使得可调电压源能够向第二电容c2提供偏置电压。
[0092]
在一些实施例中，如图5所示，图5为本技术实施例提供的脉冲调控电路的又一种结构示意图，从图5可以看出，该脉冲调控电路还包括幅度控制电路，幅度控制电路的输出端与第三级电路电连接。幅度控制电路的输入端用于接收ttl电压开关信号。幅度控制电路用于调节第二脉冲信号的幅度。
[0093]
可选地，ttl(transistor transistor logic)即晶体管-晶体管逻辑，ttl电压信号由ttl器件产生。
[0094]
可选地，第二脉冲信号的幅度例如可以大于上升沿信号的幅度和/或第一脉冲信号的幅度。或者第二脉冲信号的幅度小于等于上升沿信号的幅度和/或第一脉冲信号的幅度。具体地，第二脉冲信号的幅度以实际第二脉冲信号的幅度需求进行设定，本公开实施例对此不限定。
[0095]
本技术实施例提供的脉冲调控电路，可以通过幅度控制电路，对输出的第二脉冲信号的幅度进行调节，该幅度控制电路的结构简单，容易实现，且可以很好的满足实际中对脉冲幅度范围的精确要求。
[0096]
在一些实施例中，如图5所示，该幅度控制电路包括依次串联连接的第五电阻r5、微带阻抗变换器及pin二极管开关d1。pin二极管开关d1的输出端与第三电容c3的输出端out3电连接。ttl电压开关信号用于控制pin二极管开关d1的导通或者关闭。其中，第五电阻r5的输入端用于接收ttl电压开关信号，第五电阻r5的输出端与微带阻抗变换器的输入端电连接，微带阻抗变换器的输出端与pin二极管开关的控制端电连接。当ttl电压开关信号为高电平时，pin二极管开关d1反向截止。当ttl电压开关信号为低电平时，ttl电压开关信号控制d1在偏置电压的作用下正向导通。
[0097]
普通的二极管由pn结组成。在p和n半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(intrinsic)半导体层，组成的这种p-i-n结构的二极管就是pin二极管。可选地，pin二极管开关为光电二极管开关。
[0098]
在一些实施例中，该脉冲调控电路还包括输出驱动电路，该输出驱动电路的输入端与第三级电路的输出端电连接。如图5所示，该输出驱动电路包括npn三极管q1、pnp三极管q2、第九电阻r9、第十电阻r10，齐纳二极管d2、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c7和直流偏置电流源ib，该直流偏置电流源ib用于给npn三极管q1输出端提供直流偏置电流。其中，第九电阻r9的输入端和第10电阻的输入端用于接收供电电压。第九电阻r9、npn三极管q1、直流偏置电流源ib依次串联连接，第六电容c6并联连接在该直流偏置电流源ib的两端。第十
电阻r10和pnp三极管q2串联连接。且串联连接的第九电阻r9、npn三极管q1、直流偏置电流源ib与串联连接的第十电阻r10和pnp三极管q2并联连接。第五电容c5和齐纳二极管d2串联连接，且第五电容c5的输入端与第九电阻r9的输出端电连接，齐纳二极管d2的输出端与pnp三极管q2的控制端电连接。
[0099]
其中，pnp型三极管是由2块p型半导体中间夹着1块n型半导体所组成的三极管，所以称为pnp型三极管。npn型三极管是指由两块n型半导体中间夹着一块p型半导体所组成的三极管，也称为晶体三极管。
[0100]
具体地，如图5所示，第三电容c3的输出端out3与npn三极管q1的控制端电连接，第九电阻r9的输入端和第十电阻r10的输入端分别用于接收供电电压，第九电阻r9的输出端与npn三极管q1的输入端电连接，npn三极管q1的输出端与直流偏置电流源ib电连接，直流偏置电流源ib的输出端与该脉冲调控电路的负极电源线电连接。第六电容c6并联连接在该直流偏置电流源ib的两端。第五电容c5的输入端与第九电阻的输出端电连接，第五电容c5的输出端与齐纳二极管d2输入端电连接，齐纳二极管d2输出端与pnp三极管q2的控制端电连接，pnp三极管q2的输出端分别与第十电阻r10的输出端和第七电容c7的输入端电连接，pnp三极管q2的输入端与该脉冲调控电路的负极电源线电连接。第七电容c7的输出端用于向外界输出调控结束的脉冲信号。
[0101]
在一些实施例中，该第九电阻r9的输入端用于接收供电电压，该供电电压例如为5v。
[0102]
在一些实施例中，采用该幅度控制电路对第二脉冲信号的幅度vo进行调节，其中该第二脉冲信号的幅度vo满足如下关系式：
[0103]
vo＝vcc-v
p2-ib*r9-v
q1_sat-v
d2
[0104]
其中，v
q1_sat
为npn三极管q1的饱和压降，vcc为供电电压，v
d2
为齐纳二极管d2的钳位电压，起到削波作用。ib为直流偏置电压源给npn三极管q1输出端提供的直流偏置电流值。当ttl电压开关信号为高电平时，pin二极管开关d1反向截止，输出驱动电路直流静态工作点的电压为p2点的电压v
p2
，此时v
p2
的大小由r3、r4决定。当ttl电压开关信号为低电平时，d1在偏置电压的作用下正向导通，v
p2
由r3、r4、r5决定。当整个脉冲调控电路按照图5的电路结构进行设计时，vcc、ib、r9、v
q1_sat
、v
d2
均为固定数值，此时只有通过调整p2点的电压，即可以根据上述公式实现对第二脉冲信号幅度vo的调节。
[0105]
因此，通过设定不同的静态工作点，实现对p2点第二脉冲信号的最大输出信号幅度的控制。静态工作点的设定通过结合pin二极管开关d1进行偏置电阻值的切换来实现。当ttl电压开关信号为低电平时，d1在偏置电压的作用下正向导通，v
p2
由r3、r4、r5决定。当ttl电压开关信号为高电平时，pin二极管开关d1反向截止，输出驱动电路直流静态工作点的电压为p2点的电压v
p2
，此时v
p2
的大小由r3、r4决定。
[0106]
本技术实施例提供的脉冲调控电路中，如图5所示，该幅度控制电路可以给输出驱动电路的静态工作点提供更大的偏置电压，解决三第三级电路输出的第二脉冲信号幅度较弱不能驱动输出驱动电路向外传输秒冲信号的问题，从而可以实现输出驱动电路的低电压驱动。例如采用5v的供电电压给npn三极管q1的输入端供电，这样可以无论从p2点输出的第二脉冲信号的幅度有多小，都可以保证输出驱动电路能够正常工作，实现输出驱动电路的低电压驱动。
[0107]
在一些实施例中，幅度控制电路中该微带阻抗变换器的输入阻抗z
in
满足以下关系式：
[0108][0109]
其中，z0为传输线的特性阻抗，该传输线指的是图4中的可调电压源与p1点之间的电线。。对于交流信号，当z
l
＝0，θ＝π/2时，z
in
→
∞，起到防止高频泄露的作用。对于直流信号，θ＝0，z
in
＝z
l
，z
l
＝r9，起到通直流的作用。
[0110]
示范性地，如图5所示，通过设定ttl信号为高电平，在50ω负载下，得到的第二脉冲信号的幅度为1v。通过设定ttl信号为低电平，得到第二脉冲信号的幅度为2v。
[0111]
在一些实施例中，如图6所示，图6为本技术实施例提供的脉冲调控电路的又一种结构示意图，该脉冲调控电路还包括输入缓冲电路。输入缓冲电路用于将初始脉冲触发信号调整为具有预设斜率的上升沿信号，并将上升沿信号输送至第一级电路的输入端。
[0112]
其中，输入缓冲电路用于接收初始脉冲触发信号，并输出具有预设斜率的上升沿信号至第一级电路的输入端。
[0113]
其中，输入缓冲电路可以通过调整上升沿信号的斜率为预设斜率，可以实现对第一脉冲信号的幅度的调节。例如可以通过对上升沿信号的斜率调节，实现增大第一脉冲信号的幅度，然后再采用脉冲调控电路中的幅度控制电路中对脉冲信号的幅度进行二次调整，这样当幅度控制电路对脉冲信号的幅度进行增大调节时，更加容易调节，且可以提高幅度调节的精度。
[0114]
该脉冲调控电路中脉冲信号的频率、幅度、脉宽等参数在调节时是相互独立的，不会相互影响。且在调整脉冲信号的幅度时不会对已经调整后的脉冲信号的脉宽或者频率造成影响。即如果脉冲信号的频率调整结束后，再来调整脉冲信号的脉宽或者幅度时，对脉冲信号的频率不会造成影响。本技术实施例提供的脉冲调控电路中对脉冲信号的频率、脉宽、幅度这个三个参数的调节没有先后顺序之分，即可以根据实际电路的设计，以任意顺序对该三个参数进行调节。
[0115]
在一些实施例中，如图6所示，该输入缓冲电路用于确定初始脉冲触发信号的频率，输入缓冲电路包括第六电阻r6、第七电阻r7和pnp三极管q3。第六电阻r6的输入端用于接收所述初始脉冲触发信号。该初始脉冲触发信号具有陡峭的上升沿。第六电阻r6的输出端与pnp三极管q3的控制端电连接，用于控制pnp三极管导通或者关闭。pnp三极管q3的输出端与第七电阻r7电连接，第七电阻r7输出上升沿信号。如图6所示，第七电阻r7在p0点输出上升沿信号。输入缓冲电路用于通过改变第七电阻r7的电阻值来确定初始脉冲触发信号的频率。其中，初始脉冲触发信号的频率、上升沿信号的频率、第一脉冲信号的频率和第二脉冲信号的频率均相同。pnp三极管q3的输入端接地连接。
[0116]
示范性地，对工作在30mhz频率、幅度为2v的输出波形进行模拟实验，并通过改变第七电阻r7的电阻值，该脉冲的下降沿的波形更加陡峭，因而可以获得更高的工作频率。
[0117]
在一些实施例中，如图6所示，输入缓冲电路用于调节上升沿信号的斜率为预设斜率。输入缓冲电路还包括第八电阻r8和npn三极管q4。第八电阻r8的输入端用于接收初始脉冲触发信号。第八电阻r8的输出端与npn三极管q4的控制端电连接，用于控制npn三极管q4
的导通或者关闭。npn三极管q4的输出端用于输出上升沿信号。如图6所示，npn三极管q4的输出端在p0点输出上升沿信号。输入缓冲电路用于改变第八电阻r8的电阻值来调节上升沿信号的斜率为预设斜率。
[0118]
其中，输入缓冲电路用于改变第八电阻r8的电阻值来调节上升沿信号的斜率为预设斜率。可以实现对第一脉冲信号的幅度的调节。npn三极管q4的输入端与供电电压端电连接。该供电电压例如可以为5v的电压。
[0119]
由于第三级电路输出的第一脉冲信号的幅度与p0点输出上升沿信号的上升沿斜率成正相关，而调节第八电阻r8的电阻值可以改变npn三极管q4的驱动电流，且调节npn三极管q4的驱动电流可以在一定范围内改变p0点输出上升沿信号的上升沿斜率。因此，本技术实施例提供的输入缓冲电路还可以通过改变第八电阻r8的电阻值来改变第三级电路输出的第一脉冲信号的幅度。
[0120]
由于第一脉冲信号的幅度会影响对第二脉冲信号的幅度调节造成影响，即第一脉冲信号的幅度越大，且第二脉冲信号的幅度越容易调节。示例性地，当减小第八电阻r8的电阻值时，电压保持不变，则单位时间内给到npn三极管q4的电流就会增大，经过三级电路之后，会增加第二脉冲信号的响应速度，且第二脉冲信号的上升沿斜率就会更高，进而第三级电路输出的第二脉冲信号的幅度更大，因此对增加第二脉冲信号的幅度调节也更加容易。
[0121]
在一些实施例中，如图6所示，输入缓冲电路还包括波形整形电路模块，该波形整形电路模块还用于对原始触发信号trigger in信号进行整形处理，trigger in信号是一个普通的具有下降沿的方波信号，并输出具有陡峭的上升沿的初始脉冲触发信号给到第八电阻和第六电阻。该波形整形电路模块包括npn三极管q5、第十一电阻r11和第十二电阻r12。其中，第十一电阻r11的输入端接收供电电压，该供电电压例如可以是5v。第十一电阻r11的输出端与npn三极管q5的输入端电连接。第十二电阻r12的输入端用于接收trigger in信号，第十二电阻r12的输出端与npn三极管q5的控制端电连接，npn三极管q5的输出端与整个电路的负极线连接。npn三极管q5、第十一电阻r11和第十二电阻r12能够将具有缓慢下降沿的trigger in信号，变为具有陡峭的上升沿的初始脉冲触发信号。第十一电阻r11这里输出的是具有陡峭的上升沿的初始脉冲触发信号。
[0122]
其中，第十一电阻r11的输出端与第八电阻r8的输入端电连接，给第八电阻r8提供具有陡峭上升沿的初始脉冲触发信号。npn三极管q4的输入端与供电电压端电连接。第六电阻r6的输入端与第十一电阻r11的输出端电连接。
[0123]
本技术实施例提供的脉冲驱动电路中，还包括能够对普通方波信号进行整形处理的输入缓冲电路，这样可以使得本技术实施例提供的驱动电路适用范围更加广泛。当能够直接提供具有陡峭的上升沿的初始脉冲触发信号给到第八电阻和第六电阻时，则可以省去输入缓冲电路中的波形整形电路部分。
[0124]
示范性地，上升沿时间为5ns的trigger in信号经输入缓冲电路中的波形整形电路模块进行整形后，可以输出上升沿时间为1ns的初始脉冲触发信号，使得该上升沿变得根据陡峭。且该1ns的初始脉冲触发信号经过三级电路输出的第二脉冲信号的输出脉宽为500ps，幅度为1v。说明本技术实施例提供的三级电路可以很好的实现窄脉宽的效果。
[0125]
以上对本技术实施例所提供的一种脉冲调控电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本
申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
[0126]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0127]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。