單個脈沖或一系列重復脈沖是電子愛好者常見的電信號之一,通常用示波器顯示脈沖波形,并測定其幅值。但是對于亞微秒脈沖的測量,由于其頻率高,要求示波器的帶寬更寬;市售的脈沖示波器價格較貴,對電子業余愛好者來說是件奢侈品。本文介紹一款適合自制的亞微秒脈沖幅值測試儀,電路原理如附圖所示(見第22頁)。該儀器只需連接一臺普通的萬用表,就可以很方便地測出單個脈沖和一系列重復脈沖的幅值。
該儀器能測試最小脈寬0.1μs,幅值最大為100V的亞微秒脈沖信號。對脈寬的最大值沒有特殊要求,只需兩個脈沖之間的時間間隔大于100μs。
電路工作原理
AD829(IC1、IC2)為高速運算放大器,LM319(IC3)為雙電壓比較器,74121(IC4)為單穩態多諧振蕩器,ADC 0808(IC5)為8位A-D轉換器,DAC0808(IC6)為8位D-A轉換器,LF356(IC7)為寬帶運算放大器。
IC1、IC2的單位增益帶寬為120MHz,轉換速率為230V/μs;1N914(D1、D2)為具有2~3ns額定響應時間的高速開關二極管。被測脈沖信號送入兩級同相輸入放大器IC1、IC2,進行兩級峰值檢波并展寬。脈沖信號的波形變換如下:輸入亞微秒脈沖信號經IC1第一級展寬后,得到10μs脈寬信號,再經IC2展寬至100μs脈寬信號。
當S1斷開時,該儀器可測量100mV~10V的亞微秒脈沖幅值信號。
當S1閉合時,該儀器可測量1~100V的亞微秒脈沖幅值信號。R1~R3為分壓電阻,R1、R2并聯后再與R3串聯相接,R1、R2并聯阻值為9kΩ,R3阻值為1kΩ,因此將輸入脈沖衰減10倍,測量范圍擴大10倍,達100V。
IC1輸出信號一路輸至IC2第3腳同相輸入端,IC2輸出信號經R9、R10分壓后,送至IC5第26腳,經其A-D轉換后其第21、20、19、18、8、15、14、17腳直接輸出數字信號送至IC6輸入端第5~12腳A1~A8端,經IC6內部D-A轉換后輸出模擬信號,由其第4腳輸出并送至IC7第2腳反相輸入端,放大后的直流電壓加至萬用表測試端,由該表讀出輸入的亞微秒脈沖信號幅值。VR1為校正電位器。74HCT04(IC8)的N1~N3和R24、R25、C18組成無穩態多諧振蕩器,產生1MHz時鐘信號,其頻率由R24、C18決定,該信號由IC8第6腳輸出,送至IC5第10腳作為時鐘信號。
IC1輸出信號另一路經R11、R12分壓后送至IC3第4腳,經比較后在其第12腳輸出10μs的方波脈沖,并送至IC4第5腳,在其第6腳輸出1μs方波脈沖信號。脈沖的寬度由R17、C10決定。7400(IC9)為四2輸入與非門。IC4第6腳輸出脈沖送至IC9第2腳,經IC9的N4、N5、N6、N7組成的同步RS觸發器給IC5第6腳提供A-D轉換的始脈沖信號。開關S2接至N6第9腳時,電路處于復位狀態。?謝小梅編譯自印刊《Electronics for you》