单个脉冲或一系列重复脉冲是电子爱好者常见的电信号之一,通常用示波器显示脉冲波形,并测定其幅值。但是对于亚微秒脉冲的测量,由于其频率高,要求示波器的带宽更宽;市售的脉冲示波器价格较贵,对电子业余爱好者来说是件奢侈品。本文介绍一款适合自制的亚微秒脉冲幅值测试仪,电路原理如附图所示(见第22页)。该仪器只需连接一台普通的万用表,就可以很方便地测出单个脉冲和一系列重复脉冲的幅值。
该仪器能测试最小脉宽0.1μs,幅值最大为100V的亚微秒脉冲信号。对脉宽的最大值没有特殊要求,只需两个脉冲之间的时间间隔大于100μs。
电路工作原理
AD829(IC1、IC2)为高速运算放大器,LM319(IC3)为双电压比较器,74121(IC4)为单稳态多谐振荡器,ADC 0808(IC5)为8位A-D转换器,DAC0808(IC6)为8位D-A转换器,LF356(IC7)为宽带运算放大器。
IC1、IC2的单位增益带宽为120MHz,转换速率为230V/μs;1N914(D1、D2)为具有2~3ns额定响应时间的高速开关二极管。被测脉冲信号送入两级同相输入放大器IC1、IC2,进行两级峰值检波并展宽。脉冲信号的波形变换如下:输入亚微秒脉冲信号经IC1第一级展宽后,得到10μs脉宽信号,再经IC2展宽至100μs脉宽信号。
当S1断开时,该仪器可测量100mV~10V的亚微秒脉冲幅值信号。
当S1闭合时,该仪器可测量1~100V的亚微秒脉冲幅值信号。R1~R3为分压电阻,R1、R2并联后再与R3串联相接,R1、R2并联阻值为9kΩ,R3阻值为1kΩ,因此将输入脉冲衰减10倍,测量范围扩大10倍,达100V。
IC1输出信号一路输至IC2第3脚同相输入端,IC2输出信号经R9、R10分压后,送至IC5第26脚,经其A-D转换后其第21、20、19、18、8、15、14、17脚直接输出数字信号送至IC6输入端第5~12脚A1~A8端,经IC6内部D-A转换后输出模拟信号,由其第4脚输出并送至IC7第2脚反相输入端,放大后的直流电压加至万用表测试端,由该表读出输入的亚微秒脉冲信号幅值。VR1为校正电位器。74HCT04(IC8)的N1~N3和R24、R25、C18组成无稳态多谐振荡器,产生1MHz时钟信号,其频率由R24、C18决定,该信号由IC8第6脚输出,送至IC5第10脚作为时钟信号。
IC1输出信号另一路经R11、R12分压后送至IC3第4脚,经比较后在其第12脚输出10μs的方波脉冲,并送至IC4第5脚,在其第6脚输出1μs方波脉冲信号。脉冲的宽度由R17、C10决定。7400(IC9)为四2输入与非门。IC4第6脚输出脉冲送至IC9第2脚,经IC9的N4、N5、N6、N7组成的同步RS触发器给IC5第6脚提供A-D转换的始脉冲信号。开关S2接至N6第9脚时,电路处于复位状态。?谢小梅编译自印刊《Electronics for you》