[发明专利]一种可编程纳秒级脉冲信号发生器

说明书

  

技术领域

本发明涉及脉冲信号产生技术，尤其涉及一种可编程纳秒级脉冲信号发生器。 

背景技术

脉冲技术是现代电子技术中一项重要的基础技术，其在大规模集成电路测试、半导体器件性能检测、地质探测以及雷达、电子对抗、通信系统和计算机硬件系统设计中都起着重要作用。但传统意义上的脉冲信号已经不能满足现代技术的需要,在很多实际工程应用中都需要各种脉宽的高速脉冲信号源。 

可见，脉冲技术在现代电子技术领域中所发挥的基础作用，而传统的可分立元件所构建的脉冲产生电路，却存在功能单一、不可编程、脉冲宽度难以调整和控制以及数字化、集成化程度低等不足的缺点。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可编程纳秒级脉冲信号发生器，能够通过可编程延迟芯片和可编程信号源及高速比较器件的共同配合实现脉冲宽度的大范围精密连续可调的功能，以实现纳秒级脉冲的输出及脉冲重复周期的调整。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

一种可编程纳秒级脉冲信号发生器，包括电源，晶振源1，频率发生器2、整形电路3、信号延迟电路4、高速与门电路5、微控制单元6和脉冲信号输出接口7；其中，

所述晶振源1与频率发生器2相连，为频率发生器2提供稳定的基准频率信号；

所述频率发生器2分别与整形电路3及微控制单元6相连，频率发生器2受微控制单元6控制输出预设频率的信号给整形电路3；

所述整形电路3分别与信号延迟电路4及高速与门电路5相连，高速与门电路5同时接收信号延迟电路4和整形电路3的输出信号，所述高速与门电路5将接收到的上述两路信号经与运算后输出窄脉冲信号给脉冲信号输出接口7。

其中，所述频率发生器2输出的预设频率的电信号x(t)为： 

 

其中，T为信号的周期，n为整数。

所述信号通过信号延迟电路4后的信号x’(t)为： 

其中，为迟延时间，n为整数，T为信号的周期。

所述信号x’(t)通过高速与门电路5后的输出信号y(t)为： 

    

其中， 为迟延时间，n为整数，T为信号的周期。

所述晶振源1为频率大于1MHz的固定稳定频率的有源或无源晶振。 

所述频率发生器2为带编程接口的DDS信号发生器芯片。 

所述整形电路3为高速比较器。 

所述信号延迟电路4，由信号延迟芯片或延迟开关实现信号的可编程延迟。 

所述高速与门电路5，由高速与门芯片组成或由高速比较器搭建与电路实现。 

所述微控制单元6，为可编程控制芯片组成，或由普通单片机实现。 

本发明所提供的可编程纳秒级脉冲信号发生器，具有以下优点： 

该可编程纳秒级脉冲信号发生器，采用普通单片机对频率发生器、信号延迟芯片的控制实现对纳秒级脉冲重复周期的连续调整及脉冲宽度控制，由于所采用的频率发生器通常有非常稳定的频率输出，相比通过现场可编程门阵列（FPGA）等可编程芯片直接编程产生频率及频率的调整具有更高的稳定性。由于纳秒级脉冲的等效频率高达1GHz，如果通过FPGA等可编程芯片直接产生纳秒级脉冲则对可编程芯片的端口输出速率有很高的要求，通常能达到纳秒级输出的FPGA等可编程芯片成本较高。而本发明通过高速与电路实现最终的纳秒级脉冲的输出，可采用成本较低的高速与芯片或比较器来实现，而对频率发生器及信号延迟器芯片的控制仅需普通的单片机即可实现。因此，本发明的脉冲信号发生器，具有使用较低的成本即可实现对纳秒范围内的脉冲信号的产生、信号重复频率的调整、脉冲宽度的调整的优点。其，适用于大规模集成电路的测试、半导体器件性能检测、地质探测以及雷达、电子对抗、通信系统等领域。

附图说明

图1为本发明的可编程纳秒级脉冲信号发生器功能结构示意图。 

【主要部件及符号说明】 

1：晶振源 

2：频率发生器 

3：整形电路

4：信号延迟电路

5：高速与门电路

6：微控制单元（MCU）

7：脉冲信号输出接口。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的脉冲信号发生器作进一步详细的说明。