Генератор импульсов

Генератор импульсов — это электронная схема или часть электронного испытательного оборудования, используемая для генерации прямоугольных импульсов . Генераторы импульсов используются преимущественно для работы с цифровыми схемами ; Генераторы соответствующих функций используются в основном для аналоговых схем .

Настольные импульсные генераторы

Простые стендовые генераторы импульсов обычно позволяют контролировать частоту повторения импульсов ( частоту ), ширину импульса, задержку по отношению к внутреннему или внешнему триггеру, а также уровни высокого и низкого напряжения импульсов. Более сложные генераторы импульсов могут позволить контролировать время нарастания и время спада импульсов. Доступны генераторы импульсов для генерации выходных импульсов шириной (длительностью) от минут до менее 1 пикосекунды.

Генераторы импульсов, как правило, являются источниками напряжения , а генераторы импульсов настоящего тока доступны только у нескольких поставщиков.

Генераторы импульсов могут использовать цифровые методы, аналоговые методы или комбинацию обоих методов для формирования выходных импульсов. Например, частота и длительность повторения импульсов могут управляться цифровым способом, а амплитуда импульса, а также время нарастания и спада могут определяться аналоговой схемой выходного каскада генератора импульсов. При правильной настройке генераторы импульсов также могут генерировать с коэффициентом заполнения прямоугольные импульсы 50% . Генераторы импульсов, как правило, одноканальные, обеспечивающие одну частоту, задержку, ширину и выходной сигнал.

Генераторы оптических импульсов

Генераторы световых импульсов являются оптическим эквивалентом генераторов электрических импульсов с контролем частоты повторения, задержки, ширины и амплитуды . Выходом в этом случае является свет, обычно от светодиода или лазерного диода.

Несколько каналов

Новое семейство генераторов импульсов может создавать несколько каналов независимой ширины и задержки, а также независимых выходов и полярностей. Новейшие конструкции, которые часто называют цифровыми генераторами задержки/импульсов, даже предлагают разные частоты повторения для каждого канала. Эти цифровые генераторы задержки полезны для синхронизации, задержки, стробирования и запуска нескольких устройств, обычно в отношении одного события. Также можно мультиплексировать синхронизацию нескольких каналов в один канал, чтобы несколько раз запускать или даже управлять одним и тем же устройством.

Новый класс генераторов импульсов предлагает как несколько входных триггерных соединений, так и несколько выходных соединений. Несколько входных триггеров позволяют экспериментаторам синхронизировать как триггерные события, так и события сбора данных, используя один и тот же контроллер синхронизации.

Как правило, в генераторах импульсов шириной более нескольких микросекунд используются цифровые счетчики для синхронизации этих импульсов, тогда как длительность импульсов от примерно 1 наносекунды до нескольких микросекунд обычно генерируется с помощью аналоговых методов, таких как RC-цепи (резистор-конденсатор) или переключаемые линии задержки.

Микроволновые генераторы импульсов

Генераторы импульсов, способные генерировать импульсы шириной менее 100 пикосекунд, часто называют «микроволновыми генераторами импульсов» и обычно генерируют эти ультракороткие импульсы, используя методы ступенчатого восстанавливающего диода (SRD) или нелинейной линии передачи (NLTL) (например, [1] ). . Генераторы импульсов с шаговым восстановительным диодом недороги, но обычно требуют входного напряжения в несколько вольт и имеют умеренно высокий уровень случайного джиттера (обычно нежелательное изменение времени появления последовательных импульсов).

Генераторы импульсов на основе NLTL обычно имеют меньший джиттер, но более сложны в изготовлении и не подходят для интеграции в недорогие монолитные ИС. Новый класс архитектуры генерации микроволновых импульсов — RACE ( Rapid Automatic Cascode Exchange ). схема генерации импульсов ^[1]^[2] реализован с использованием недорогой технологии монолитных ИС и может генерировать импульсы длительностью до 1 пикосекунды и частотой повторения, превышающей 30 миллиардов импульсов в секунду. Эти импульсные генераторы обычно используются в приложениях военной связи и микросхемах микроволновых приемопередатчиков малой мощности. Такие генераторы импульсов, если они управляются тактовым генератором с непрерывной частотой, будут действовать как гребенчатые генераторы микроволновых волн, имеющие компоненты выходной частоты, кратные частоте повторения импульсов, и расширяющиеся до значений, значительно превышающих 100 гигагерц (например, [2] ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}).

Приложения

Импульсы можно вводить в тестируемое устройство и использовать в качестве стимула, тактового сигнала или анализировать по мере их прохождения через устройство, подтверждая правильную работу устройства или выявление неисправности в устройстве. Генераторы импульсов также используются для управления такими устройствами, как переключатели, лазеры и оптические компоненты, модуляторы, усилители и резистивные нагрузки. Выходной сигнал генератора импульсов также может использоваться в качестве сигнала модуляции для генератора сигналов . К неэлектронным приложениям относятся приложения в материаловедении, медицине, физике и химии.

Примеры

При баллистических испытаниях используется генератор импульсов высокого напряжения [3]. ^{[ мертвая ссылка ]}
Киеда, Д.Б.; Аллен, Д.; Холл, Дж.; Нагай, Т.; Снуре, М.; Васильев В.В.; Уокер, Г. «Выбор сигнального кабеля для обсерватории VERITAS» . Международная конференция по космическим лучам . 5 . Бибкод : 2003ICRC....5.2835A . Проверено 9 июля 2023 г.
Одноканальные генераторы импульсов существовали в 1950-х годах [4]. ^{[ мертвая ссылка ]}
Корн, Т.; Мюллер, Ф.; Грандлер, Д.; Шуллер, К. (2004). «Характеристика пленок пермаллоя на полосковых линиях с высокой пропускной способностью». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 272–276. Эльзевир Б.В.: E1341–E1342. Бибкод : 2004JMMM..272E1341K . дои : 10.1016/j.jmmm.2003.12.200 . ISSN 0304-8853 .
Моэста, К. Томас; и др. (2001). «Протопорфирин IX встречается в природе при колоректальном раке и их метастазах» . Исследования рака . 61 (3): 991–999З. ПМИД 11221895 .
Ародзеро, А.; Брау, Дж. Э.; Фрей, Р.Э.; и др. (1996). «Лучевое испытание прототипов кремниевых полосковых детекторов длиной 18 см с высокоскоростной электроникой». Транзакции IEEE по ядерной науке . 43 (3). Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): 1180–1187. Бибкод : 1996ИТНС...43.1180А . дои : 10.1109/23.506660 . ISSN 0018-9499 .
Парсонне, Эрик; Хуан, Йен-Линь; Госави, Танай; и др. (06 августа 2020 г.). «На пути к внутреннему сегнетоэлектрическому переключению в мультиферроике BiFeO ₃ ». Письма о физических отзывах . 125 (6). Американское физическое общество (APS): 067601. Бибкод : 2020PhRvL.125f7601P . doi : 10.1103/physrevlett.125.067601 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 32845668 . [5]

Ссылки

^ Джоэл М. Либове; Брендан Р. Иллингворт; Стивен Дж. Чако; Хэл Л. Левитт (август 2008 г.). «Монолитная архитектура семплера/импульса превышает 100 ГГц» . Микроволновой журнал . 51 (8): 86. Архивировано из оригинала 2 октября 2011 года.
^ «Общественный патентный поиск | USPTO» . ppubs.uspto.gov .

[1] Джоэл М. Либове; Брендан Р. Иллингворт; Стивен Дж. Чако; Хэл Л. Левитт (август 2008 г.). «Монолитная архитектура семплера/импульса превышает 100 ГГц» . Микроволновой журнал . 51 (8): 86. Архивировано из оригинала 2 октября 2011 года.

[2] «Общественный патентный поиск | USPTO» . ppubs.uspto.gov .

[1]

[2]