高速脉冲信号源的设计与实现

史赟 任勇峰 焦新泉 王 强

(中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051)

0 引言

脉冲信号包含了丰富的高频和低频成分。在数据采集系统中，通常需要脉冲信号源提供的信号来检测数据采集设备的工作状况。此外，脉冲信号源产生的信号还可以作为控制信号，用于实现对采集设备的控制。因此，要实现灵活控制脉冲信号的脉宽、占空比、幅度和偏移量等，脉冲信号源要具备及时、稳定和可靠的特性［1］。本文针对某遥测系统所要求的脉冲信号，根据脉冲信号的脉宽和幅度设计出了两种方案:一种是将FPGA产生的脉冲信号经过高速运放调理产生;另一种是通过FPGA控制电子开关的导通和关断来形成相应的脉冲信号。

1 信号源的方案设计

1.1 功能介绍

本高速脉冲信号源的主要功能是为数据采集设备提供被测信号源。高速脉冲信号源能够模拟产生两路脉宽为100 ns、幅度为－1.0～+1.0 V的视频信号。

1.2 基本原理

高速脉冲信号源分别采用基于高速运放调理和基于高速电子开关两种方案实现。信号源由中心控制逻辑、高速运放调理电路、高速电子开关电路、驱动电路、阻抗匹配、电源模块和输出接口等部分组成。其原理框图如图1所示。

图1 原理框图Fig.1 Block diagram of the principle

中心控制逻辑FPGA负责控制高速信号的产生。此高速脉冲信号源采用VHDL硬件描述语言进行设计，灵活可靠。高速运放调理电路将FPGA产生的高速信号处理成符合要求的形式输送到接口，高速脉冲信号也可以通过FPGA控制高速电子开关的导通和关断。……