3.1低壓窄脈沖源設(shè)計(jì)

脈沖信號(hào)源的整體設(shè)計(jì)包括脈沖信號(hào)的產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)、脈沖信號(hào)等效延時(shí)模塊設(shè)計(jì)，脈沖信號(hào)放大、發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)。

3.1.1脈沖信號(hào)產(chǎn)生

脈沖的寬度通過計(jì)數(shù)器的方式來(lái)進(jìn)行控制，一個(gè)上升沿啟動(dòng)一個(gè)D觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)從低到高的電平變化，該電平變化作為脈沖的上升沿，同時(shí)用該高電平啟動(dòng)一個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)鐘的周期為Δt。計(jì)數(shù)值輸出端作為一個(gè)比較器的一個(gè)輸入，比較器的另一個(gè)輸入端被預(yù)置一個(gè)計(jì)數(shù)次數(shù)N，N的大小決定脈沖寬度，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出與N值相同時(shí)，比較器輸出一個(gè)狀態(tài)信號(hào)將D觸發(fā)器清零，此時(shí)一個(gè)脈寬為N*Δt的脈沖信號(hào)已經(jīng)產(chǎn)生。如圖4一1所示。

從脈沖產(chǎn)生電路可知，POSEDGE信號(hào)通過D觸發(fā)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)的前沿，同時(shí)該前沿使能一個(gè)8位寬度的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的輸出與預(yù)設(shè)寬度數(shù)值做比 較，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)寬度時(shí)，比較器輸出端產(chǎn)生的上升沿信號(hào)觸發(fā)另一個(gè)D觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)(脈沖狀態(tài)信號(hào))，該高電平信號(hào)將前面的D觸發(fā)器清零，即輸出 了脈沖信號(hào)的下降沿。PULs一ST是一個(gè)復(fù)位信號(hào)，高電平有效，即在產(chǎn)生脈沖以后需要將計(jì)數(shù)器和狀態(tài)信號(hào)清掉，以便為下次脈沖產(chǎn)生做準(zhǔn)備?？梢钥吹?，復(fù)位信號(hào)必須要和第2個(gè)D觸發(fā)器的輸出端進(jìn)行相與后才能工作，也就是說復(fù)位信號(hào)必須在脈沖完成之后才有效。

從上面兩個(gè)仿真圖可以觀察出，產(chǎn)生出來(lái)的脈沖寬度都超過了設(shè)定值，產(chǎn)生了誤差，可以看到誤差，主要是因?yàn)樵赑OSEDGE信號(hào)上升沿時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)過了半個(gè)周期才到，因此該誤差剛好為半個(gè)周期計(jì)數(shù)脈沖的時(shí)間，即為2.5ns，該誤差就是我們常說的±1誤差。在實(shí)際測(cè)量中，脈沖信號(hào)的前沿是最關(guān)心的部分，因此寬度的不準(zhǔn)確性對(duì)于測(cè)量不會(huì)造成影響。

3.1.2脈沖信號(hào)延時(shí)

前面已經(jīng)討論過，在時(shí)基為100ns/div時(shí)，剛好達(dá)到ADC的最大采樣極限(250MsPs)，當(dāng)時(shí)基進(jìn)入更快檔位時(shí)，如果要進(jìn)行正常的顯示就需要更多的數(shù)據(jù)。通過兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)：軟件插值和等效采樣。采用軟件插值的方式會(huì)導(dǎo)致脈沖信號(hào)沿失真，影響測(cè)量準(zhǔn)確度，在這里采用順序時(shí)間等效采樣，即將采樣信號(hào)與脈沖信號(hào)做相對(duì)延時(shí)，相對(duì)延時(shí)的時(shí)間△t越小，等效采樣率越大，經(jīng)過多次采樣后，得到顯示所需要的數(shù)據(jù)。為了保證波形刷新率，等效采樣率隨時(shí)基可變，即時(shí)基不同時(shí)，相對(duì)延時(shí)的時(shí)間△t也不同。與此同時(shí)，在進(jìn)行順序等效的時(shí)候，時(shí)基越小，需要的等效延時(shí)的次數(shù)越多，即顯示單次波形需要采樣的次數(shù)越多。

表4一1給出了在不同時(shí)基情況下的相對(duì)延時(shí)的時(shí)間△t、采樣次數(shù)和等效采樣率。