可调频宽延迟脉冲信号源的设计与应用

脉冲信号源用于产生重复频率、脉冲宽度和延迟量可调的脉冲信号，特别是产生矩形窄脉冲。脉冲信号源是电路与系统进行时域测试不可少的激励信号源，主要用来对视频放大器、宽带电路的瞬态特性、过渡特性等时域特性测试，以及为脉冲与数字电路的动态测试提供激励信号。例如，测试限幅器、钳位电路的限幅特性，触发电路与门电路的转换特性和延迟时间，开关电路的开关速度，以及测试集成电路和计算机等数字系统的特性，均需要用到脉冲信号。

1.矩形脉冲信号的参数

实际的矩形脉冲信号如图9-10a所示。其主要参数有：

1）重复频率f：每秒时间内脉冲出现的个数。

2）脉冲幅度U_m：从零上升到100%U_m所对应的电压值。

3）脉冲宽度（脉宽）τ：电压上升到50%U_m至下降到50%U_m所对应的时间间隔。

4）上升时间t_r：电压从10%U_m上升到90%U_m的时间。

5）下降时间t_f：电压从90%U_m下降到10%U_m的时间。

6）占空系数τ/T：脉冲宽度τ与脉冲周期T的比值，亦称为占空系数或占空比，如图9-10b所示。

图9-10 矩形脉冲

a）矩形脉冲的参数 b）同步脉冲与主脉冲

7）上冲量δ：上升超过100%U_m部分的幅度。

8）反冲量Δ：下降到零以下部分的幅度。

9）平顶落差ΔU：脉冲顶部不能保持平坦而降落的幅度。

10）偏移E：矩形脉冲通常以水平0轴为基准，有些脉冲发生器输出脉冲可在0轴上、下平移，其平移的幅度称为偏移。

2.分类

按照用途和产生脉冲方式的不同，脉冲信号源分为通用脉冲信号源、快沿脉冲信号源、数字可编程脉冲信号源和特种脉冲信号源等。

（1）通用脉冲信号源

通用脉冲信号源是最常用的脉冲信号源，其输出脉冲信号的频率、幅度、延迟时间等，在一定范围内连续可调，输出脉冲一般都有正、负两种极性。有些产品还具有前、后沿可调、双脉冲、群脉冲、闸门、外触发，以及单次触发等功能。(www.xing528.com)

（2）快沿脉冲信号源

快沿脉冲信号源以快速前沿为特征，主要用于各类电路瞬态特性测试，例如，测试示波器的瞬态响应等。

（3）数字可编程脉冲信号源

数字可编程脉冲信号源或称数字信号源，它是伴随集成电路、微处理器技术的发展而产生的新型脉冲与数字信号源，它输出格式化的数字信号波形，并一般带有通用接口总线（General Purpose Interface Bus，GPIB）接口，实现可编程控制功能。

（4）特种脉冲信号源

特种脉冲信号源是指具有特殊用途、对某些性能指标有特定要求的脉冲信号源，如功率脉冲信号源和数字序列脉冲源等。

3.脉冲信号源的组成原理

脉冲信号源的基本组成框图如图9-11所示，主要包括主振级、延迟级、形成级、整形级与输出级等部分。

图9-11 脉冲信号源的基本组成框图

（1）主振级

主振极通常采用自激多谐振荡器、晶体振荡器或锁相振荡器产生矩形波，作为下级的触发信号。要求主振级的频率稳定，并具有足够的幅度，而对输出波形的前、后沿等参量要求不很高。在实际应用中也可不使用仪器内的主振级，而直接由外部信号经同步放大后作为延迟级的触发信号。同步放大电路将各种不同波形、幅度、极性的外同步信号转换成能触发延迟级正常工作的触发信号。

（2）延迟级

在很多场合下要求脉冲信号源能输出同步脉冲和主脉冲，主振级输出的未经延时的脉冲称为同步脉冲，经延时后形成的输出脉冲称为主脉冲，即同步脉冲超前于主脉冲一段时间t_d，如图9-10b所示。主脉冲延迟的任务由延迟级完成，延迟级电路通常由单稳电路和微分电路组成，延迟时间t_d可以通过脉冲信号发生器的面板旋钮来调整。

（3）形成级

形成级通常由单稳态触发器等脉冲电路组成。它是脉冲信号源的中心环节，它能产生宽度准确、波形良好的矩形脉冲，脉冲的宽度可独立调节，并具有较高的稳定性。

（4）整形级与输出级

整形级与输出级一般由放大、限幅电路组成。整形级进行电压放大，输出级进行功率放大，以保证输出的主脉冲的幅度可调、极性可切换，并具有良好的前、后沿等。