Введение

Схема генерации импульсного сигнала

Генератор импульсов – это электронная схема или элемент электронного измерительного оборудования, используемый для генерации прямоугольных импульсов. Генераторы импульсов используются преимущественно для работы с цифровыми схемами, а связанные с ними генераторы сигналов – преимущественно для аналоговых схем.

Генераторы импульсов на скамейке

Простые настольные генераторы импульсов обычно позволяют управлять частотой повторения импульсов, шириной импульса, задержкой относительно внутреннего или внешнего триггера, а также верхним и нижним уровнями напряжения импульсов. Более сложные генераторы импульсов могут обеспечивать управление временем нарастания и спада импульсов. Существуют генераторы импульсов для формирования выходных импульсов шириной (длительностью) от минут до менее чем 1 пикосекунды. Генераторы импульсов обычно являются источниками напряжения, а генераторы истинных импульсов тока доступны лишь у нескольких поставщиков. Генераторы импульсов могут использовать цифровые, аналоговые методы или их комбинацию для формирования выходных импульсов. Например, частота повторения и длительность импульса могут управляться цифровым способом, в то время как амплитуда импульса и время нарастания и спада могут определяться аналоговой схемотехникой на выходной ступени генератора импульсов. При правильной настройке генераторы импульсов также могут генерировать прямоугольный сигнал с 50% рабочим циклом. Генераторы импульсов обычно одноканальные, обеспечивая одну частоту, задержку, ширину и выход.

Генераторы оптических импульсов

Генераторы световых импульсов являются оптическим аналогом генераторов электрических импульсов с управлением частотой повторения, задержкой, шириной и амплитудой. Выходным сигналом в этом случае является свет, обычно излучаемый светодиодом или лазерным диодом.

Многоканальные

Новое семейство импульсных генераторов способно создавать несколько каналов с независимой шириной и задержкой, а также независимыми выходами и полярностью. Часто называемые цифровыми генераторами задержки/импульсов, новейшие модели даже предлагают различные частоты повторения для каждого канала. Эти цифровые генераторы задержки полезны для синхронизации, задержки, формирования управляющих импульсов и запуска нескольких устройств, как правило, относительно одного события. Также можно мультиплексировать временные характеристики нескольких каналов на один канал для многократного запуска или формирования управляющих импульсов для одного и того же устройства. Новый класс импульсных генераторов обеспечивает как несколько входных триггерных соединений, так и несколько выходных соединений. Наличие нескольких входных триггеров позволяет экспериментаторам синхронизировать события запуска и события сбора данных, используя один и тот же контроллер времени. В общем случае, генераторы импульсов шириной более нескольких микросекунд используют цифровые счетчики для измерения времени этих импульсов, а импульсы шириной от примерно 1 наносекунды до нескольких микросекунд обычно генерируются аналоговыми методами, такими как RC-цепи (резистор-конденсаторные сети) или линии задержки с переключением.

Микроволновые пульсеры

Импульсные генераторы, способные генерировать импульсы шириной менее 100 пикосекунд, часто называют "микроволновыми импульсными генераторами" и обычно формируют эти ультракороткие импульсы методами диода быстрого восстановления (SRD) или нелинейной линии передачи (NLTL) (например). Генераторы импульсов на диодах быстрого восстановления недороги, но обычно требуют несколько вольт входного управляющего напряжения и характеризуются умеренно высоким уровнем случайного джиттера (нежелательные случайные отклонения во времени следования последовательных импульсов). Генераторы импульсов на основе NLTL обычно имеют меньший джиттер, но более сложны в производстве и не подходят для интеграции в недорогие монолитные интегральные схемы. Новый класс архитектуры микроволновой генерации импульсов, схема генерации импульсов RACE (Rapid Automatic Cascode Exchange), реализуется с использованием недорогой монолитной интегральной технологии и способна генерировать импульсы длительностью до 1 пикосекунды и частоту повторения, превышающую 30 миллиардов импульсов в секунду. Эти генераторы импульсов обычно используются в военных системах связи и маломощных микроволновых приемопередатчиках. Такие генераторы импульсов, при управлении непрерывным тактовым сигналом, функционируют как генераторы микроволновых гребенок, формируя выходные частотные компоненты, кратные частоте повторения импульсов, и достигающие значений более 100 гигагерц (например).