纳秒脉冲发生电路设计
课题名称:纳秒脉冲发生电路设计审查状态:学院审查中
课题类型:工程设计
课题来源:结合科研
指导老师:张流强
选题学生毕业届次:2012
人数限制：1
面向专业:测控技术与仪器电子科学与技术
课题来源具体情况：单光子探测需要有单光子光源进行实验，获得单光子光源可以采用脉冲驱动的发光二极管，脉冲幅度、宽度和周期可调的纳秒级脉冲产生电路是实现单光子光源的关键。本项目将对纳秒脉冲发生电路进行设计。
现有条件：目前实验室对该课题已有前期研究，有研究生协助指导毕业设计。实验室有电路板焊接和测试的相关设备，有开展光电探测实验的条件。实验设备包括计算机、光学平台、显微镜、示波器、信号发射器和直流电源等。实验经费有自然科学基金经费支持。
主要内容:课题的主要研究内容有：
一、电路设计
（1）对基于发光二极管的单光子光源和纳秒脉冲发生电路进行调研，明确单脉冲发生电路的原理和要求；（2）对纳秒脉冲的形成方法进行分析，重点研究传输线脉冲成形方法和数字脉冲成形方法。（3）提出纳秒脉冲发生放大电路设计，完成模拟仿真，实际制作电路进行实验测试。
二、电路测试
（1）根据设计电路绘制PCB版图，完成电路板的加工。
（2）焊接电路板；
（3）搭建实验平台，对制作完成的电路板进行测试。
本项目主要训练学生的电路设计、制作和调试能力。题目难度适中，工作量适中。
对学生的要求:（1）对项目有强烈兴趣；
（2）有电路设计基础（包括数电和模电）；（3）有较强的创新意识或动手能力。
系主任审查意见:系主任审查通过。学院负责人审查意见:
高压大功率脉冲电源的设计
1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将 带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质，
秒脉冲发生器
设计题目：秒脉冲发生器的设计 设计小组：第三组
1 秒脉冲发生器整体设计方案 1.1秒脉冲发生设计方案概述 秒脉冲发生器是由100HZ时钟产生电路和分频电路两部分构成，其中100HZ时钟产生电路主要由555定时器组成的时钟电路，主要用来产生100HZ的脉冲信号；分频电路主要由74LS192组成的100进制计数器电路，主要用于将100HZ 脉冲信号分成1HZ脉冲信号。该方案通过了Multisim软件仿真，并得到了1HZ的脉冲信号，基本实现了工程训练的要求。
1.2 秒脉冲发生器整体设计电路设计图 图1 秒脉冲发生器整体设计电路设计图1.3 秒脉冲发生器整体设计电路仿真图 图2 秒脉冲发生器整体设计电路仿真图
2 各分电路的元件介绍及设计方案 2.1 100HZ时钟产生电路 图3 100HZ时钟产生电路 2.1.1元件介绍 555芯片引脚图及引脚描述： 555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。 1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。 当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平； 2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。 4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚是控制端。
脉冲高压发生器
FS系列直流高压发生器 一、产品介绍 FS系列直流高压发生器采用了高频倍压电路，应用了最新的PWM高频脉宽调制技术，闭环调整，采用了电压大反馈，使电压稳定度大幅度提高。使用性能卓越的大功率IGBT器件及其驱动技术，并根据电磁兼容性理论，采用特殊屏蔽、隔离和接地等措施。使直流高压发生器实现了高品质、便携式，并能承受额定电压放电而不损坏。适用于电力部门、厂矿企业动力部门、科研单位、铁路、化工、发电厂等对氧化锌避雷器、磁吹避雷器、电力电缆、发电机、变压器、开关等设备进行直流高压试验，是新世纪最理想的换代产品。 二、产品特点 1、体积小、重量轻、更美观、更可靠、操作简便、功能齐全，便于野外使用，是新世纪最理想的可靠产品。 2、采用最先进技术、工艺制造，率先应用最新的PWM高频脉宽调制技术、脉冲串逻辑阵列调制，采用大功率IGBT器件，利用高频技术提高频率，频率高达100kHz，从而使
输出高压稳定度更高，波汶系数更小。 3、精度高、测量准确。电压、电流均为数字显示，电压分辨率为0.1kv，电流分辨率为0.1uA，控制箱上电压表直接显示加在负载试品上的电压值，使用时无需外加分压器，接线简单。仪器具有高、低压端测量泄漏电流，高压端采用圆形屏蔽数字表显示，不怕放电冲击，抗干扰性能好，适合现场使用。 4、电压调节稳定度高，全量程平滑调压，输出电压调节采用进口单个多圈电位器，升压过程平稳，调节精度高，并设计有粗调和细调功能。电压调节度优于0.1%，电压、电流测量误差小于1.0%，脉动因数优于0.5%。 5、负极性输出、零启动、连续可调、有过电压、过电流、回零、接地保护、特有断线保护等各种保护功能。自动保护电路功能强，保护完善可靠，使操作安全，各种技术指标均优于行业标准及优于同类产品。 6、增设了高精度75%VDC-1mA的功能，做氧化锌避雷器测量带来极大的方便。轻轻一按无须计算。本仪器控制箱上有75%的电压功能键，在做避雷器氧化锌试验时，当电流升到1000uA时，就打开0.75的按钮，这时，电压表、电流表所显示的值就是75%的数据，做完后应立即将升压的旋钮回到零位上，同时，将细调电压旋钮回到零位上，并应立即按绿色按钮，切断高压并关闭电源开关。再做其它试验。 7、方便的过电压整定设置功能，采用了数字拨盘开关，能将整定电压值直观显示，使你操用更随意，显示数值单位为kv。8、倍压筒可分节结构，现场使用，灵活方便，一机多用，经济实惠。 三、FS系列规格及主要技术参数
第六章脉冲波形的产生与整形电路数字电子技术习题集
第六章 一、选择题 1．脉冲整形电路有。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.555定时器2．多谐振荡器可产生。 A.正弦波 B.矩形脉冲 C.三角波 D.锯齿波 3．石英晶体多谐振荡器的突出优点是。 A.速度高 B.电路简单 C.振荡频率稳定 D.输出波形边沿陡峭 4．T T L单定时器型号的最后几位数字为。 A.555 B.556 C.7555 D.7556 5．555定时器可以组成。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.J K触发器6．用555定时器组成施密特触发器，当输入控制端C O外接10V电压时，回差电压为。 A.3.33V B.5V C.6.66V D.10V 7．以下各电路中，可以产生脉冲定时。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.石英晶体多谐振荡器 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1.施密特触发器可用于将三角波变换成正弦波。（） 2.施密特触发器有两个稳态。（） 3.多谐振荡器的输出信号的周期与阻容元件的参数成正比。（） 4.石英晶体多谐振荡器的振荡频率与电路中的R、C成正比。（） 5.单稳态触发器的暂稳态时间与输入触发脉冲宽度成正比。（） 6.单稳态触发器的暂稳态维持时间用t W表示，与电路中R C成正比。（） 7.采用不可重触发单稳态触发器时，若在触发器进入暂稳态期间再次受到触发，输出脉宽可在此前暂稳态时间的基础上再展宽t W。（）
8.施密特触发器的正向阈值电压一定大于负向阈值电压。（） 三、填空题 1．555定时器的最后数码为555的是产品，为7555的是 产品。 2．施密特触发器具有现象，又称特性；单稳触发器最重 要的参数为。 3．常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。 4．为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入态。 四、练习题 1. 如图所示的单稳态触发器电路中，G 1 和G 2 为CMOS 或非门，电源电压V DD =15V 。已知R d = 100k Ω，R = 51 k Ω，C d = 1000pF ，C = 0.01 μ F 。试计算输出脉冲的宽度和幅度。 2. TTL 与非门和二极管D 组成的施密特触发器电路如图所示。已知与非门的V T = 1.1V ，二极管导通压降V D = 0.7V 。试求电路的V T+ 、V T －和回差电压△ V 的值。
高压脉冲发生器的类型
高压脉冲发生器通常有五种方式可以实现： （1）Marx型，其原理图如图1.11所示，工作原理可以简单地概括为“电容器并联充电，串联放电”，即n个电容器对一个电压值为V0的直流电源进行并联充电，串联放电后，在负载上产生一定脉宽、电压幅值为nV0的高压脉冲。Baek等于2007年设计了一套输出为20kV/300A、脉宽为5μs的Marx型高压脉冲发生器。 （2）脉冲升压型，其原理如图1.12所示，这种类型的的发生器是将一个直流电压先经过逆变电路变为双极性的方波，再通过一个脉冲升压器提高电压等级。采用这种方法设计高压脉冲发生器的研究机构比较多，其中美国俄亥俄州立大学的Zhang等在2000年利用该原理搭建了一台输出电压为12kV的高压脉冲发生器，先将1000V的直流电经逆变电路转化为1000V 的双极性方波脉冲，再通过一个变比为1:12的脉冲变压器将电压升至12kV。另外，Alkhafaji 等在2007年也设计一台脉冲升压型结构的高压脉冲发生器，最后输出脉冲幅值30kV、脉宽2.5μs、频率200Hz的高压脉冲发生器。同样地，Rocher等在2010年也根据脉冲升压型的原理设计了一台脉冲幅值为15kV、频率为250~300kHz的高压脉冲发生器。 （3）固态开关串联型，其原理图如图1.13所示，系统一般由高压直流电源、储能电容、固态开关的串、并联模块和负载组成，通过控制串并联开关的导通与关断，可在负载上得到高压脉冲。Prins等于2001年利用IGBT串联技术搭建了一台电压幅值为30kV、电流200A、脉宽在0~99μs可调、频率为1kHz的双极性方波脉冲发生器。在中国，工程物理研究所的孔甘银等研制了电压等级为10kV的固态开关串联型高压脉冲电源。
顺序脉冲产生电路设计
沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 顺序脉冲产生电路设计 班级计算机1304 学号2013040101178 学生姓名万延正 指导教师孙克梅
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课程设计题目顺序脉冲产生电路设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 要求设计一个顺序脉冲产生电路，能将预先设定的并行数据转换为串行脉冲输出，具体要求如下： ①电路具有16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平； ②具有启动按键，每按一次启动键，电路就串行输出预先设定的16个数据； ③输出完16个数据位后电路停止，输出恒为0； ④具有输出信号指示灯，表明输出信号的高低电平，灯亮表示1，不亮表示0； ⑤具有时钟信号指示灯，在每个式中信号周期内闪烁一次。 二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1．阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 2．赵淑范，王宪伟主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：清华大学出版社，2006年 3．孙肖子、邓建国等主编. 电子设计指南. [M]北京：高等教育出版社，2006年 4．杨志忠主编. 电子技术课程设计. [M]北京：机械工业出版社，2008年 五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表： 指导教师签字： 2015 年7 月19 日
一、概述 在数控装置和数字计算机中，往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算和操作，这就要求控制电路不仅能正确的发出各种控制信号，而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序，能完成这样功能的电路称为顺序脉冲发生器。该顺序脉冲由555定时器产生，用16个开关设定输入16个并行数据的高低电平，每次按键，电路就会串行输出预先设定的16个数，输出完16个数据位后电路停止，输出恒为0。该电路具有输出信号指示灯，灯亮的次数表示输入高电平的个数。在每个周期内，时钟指示灯只闪烁一次。 一、方案论证 根据实验要求，我选取两片74LS165芯片将其串联，74LS165芯片是并行输入， 串行输出移位寄存器。从而实现电路具有16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平。电路主要由顺序脉冲产生电路，移位寄存电路，状态指示电路，电源电路组成。原理图如图1所示： 图1 总电路框架图 二、电路设计 1、时钟脉冲产生电路如图2所示。 图2 时钟脉冲产生电路
快前沿纳秒高压脉冲源的开发及实验研究
第16卷 第11期 强激光与粒子束V ol.16,N o.11 2004年11月HIG H POWER LASER AND PARTIC LE BE AMS N ov.,2004 文章编号: 100124322(2004)1121434203 快前沿纳秒高压脉冲源的开发及实验研究 Ξ 谭坚文1, 石立华1, 李炎新1, 张力群1, 谢彦召2 (1.解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007; 2.西北核技术研究所,陕西西安710024) 摘 要: 针对国际电工委员会1996年制定的IEC610002229和美国国防部1999年修定的MI L 2ST D 2461E 标 准提出的高空核爆电磁脉冲波形,研制了一台新型纳秒高压脉冲源。其产生的双指数波脉冲前沿小于3ns ,脉 宽58ns ,幅度可达4kV ,此外还可产生前沿小于2ns 、幅度最高为4kV 的脉冲方波;两种脉冲均可实现单次和间 歇可调输出。介绍了脉冲源的电路设计和调试结果,通过实验对比了MI L 2ST D 2461E 与MI L 2ST D 2461D 两种双指 数波形条件下某测控系统模块的干扰耦合效应。 关键词: 核爆电磁脉冲; 高压脉冲发生器; 辐射干扰; 电磁兼容 中图分类号: TH752.5 文献标识码: A 高空核爆电磁脉冲(HE MP )的典型波形分为早期、中期和晚期三种不同表述形式。就早期波形来说,其波形参数的定义,在1996年国际电工委员会(IEC )制定的IEC610002229[1]和1999年美国国防部(DOD )修订的MI L 2ST D 2461E [2]中均采用图1所示的波形,上升时间t r (10%～90%)为2.5ns ,下降时间t f (90%～10%)为55ns ;峰值电场强度为50kV/m 。该波形参数与较早颁布的MI L 2ST D 2461D [3]有较大差别。文献[4]对已颁布的各种高空核爆电磁脉冲波形标准进行了对比,而文献[5]则通过理论计算,讨论了MI L 2ST D 2461D 规定的和IEC 1996年推荐的HE MP 对长电缆的不同耦合效应。 Fig.1 Early 2time HE MP defined by IEC610002229and MI L 2ST D 2461E 图1 新标准定义的HE MP 早期波形 以往大量的HE MP 效应试验是针对MI L 2ST D 2461D 标准波 形进行的,为适应新的电磁脉冲环境模拟试验的需要,有必要研 制符合MI L 2ST D 2461E 标准的高压脉冲源发生器。本文介绍的 纳秒高压脉冲源波形上升时间和下降时间符合新的HE MP 波形 参数要求,脉冲最高幅值在4kV 下连续可调,脉冲重复频率从 1H z 至数H z 利用这一设备提供的测试波形,在TE M 室中 实验对比了该脉冲源与基于旧标准的脉冲源产生的辐射环境对 电子线路的干扰效应。1 高压脉冲源的组成 脉冲源包括直流高压、脉冲形成和触发电路三部分。图2为其结构示意图。直流高压部分采用240V/10kV 变压器升压,经限流电阻和半波整流后,送至高压储能单元,它具有结构简单、可靠性高的特点。高压储能单元主要由3个30kV 的电容组成,能在脉冲重复频率较高的情况下及时给放电电容C 1或方波成形线充电 。 Fig.2 Diagram of the high v oltage pulse generator 图2 脉冲源结构示意图Fig.3 Schematic of the discharging circuit 图3 放电回路原理图 Ξ收稿日期:2004203225; 修订日期:2004207212基金项目:国家自然科学基金资助课题(编号:60172002;50237040) 作者简介:谭坚文(1980— ),男,硕士研究生,现从事电磁脉冲防护方面的研究工作;E 2mail :artan @https://www.360docs.net/doc/106089808.html, 。
高压脉冲发生器
FS系列直流高压发生器 一、产品概述： 高压脉冲发生器广泛用于电表、家用电器、低压电器、机电等相关行业进行绝缘性能试验。高压脉冲发生器主要包括充电电路、脉冲成形电路两大部分。此外，脉冲变压器是高压大功率脉冲发生器中的关键部件，其功率转换效率高并对减小脉冲发生器的体积和重量起到决定作用。 FS系列直流高压发生器是我公司根据中国行业标准BF24003-90《便携式直流高压发生器通用技术条件》的要求，重新设计制造的新一代便携式直流高压发生器。它适用于电力部门、企业动力部门对氧化锌避雷器、电力电缆、发电机、变压器、开关等设备进行直流高压试验和泄漏电流试验。 二、高压脉冲发生器设计的要点 1、充电电路 目前比较常见的高压脉冲发生器充电电路包括电阻充电电路和电感充电电路。电阻充电电路结构简单、技术成熟，但其充电效率低，一般适用于中小功率、脉宽窄或工作比很低的场合；电感充电电路，由于其效率较高，故在大功率、高频场合下经常使用。另外，还有回扫充电电路、阶梯充电电路等。实际应用中需根据具体要求选择合适的充电电路。
2、高压脉冲成形 高压脉冲成形是高压脉冲发生器的主要部分。对于一般的指数型脉冲，可以通过控制调制开关的导通，使储能电容通过调制开关对负载放电，从而在负载上得到输出脉冲。该方法简单、技术成熟，但其杀菌效率明显低于方波脉冲。目前高压方波脉冲的产生一般采用全桥逆变加脉冲变压器升压。这种脉冲成形电路的优点是降低了初级电路的设计难度，但也存在很大的缺陷，如初级的震荡会传递到次级，从而使输出波形变差，其占空比的调节也比较困难，在频率较低时脉冲变压器体积较大且难设计。随着高压大电流开关的发展，使用高压直流电源、高压调制开关，可以通过控制开关的导通和关断在负载上得到脉冲输出。 该开关通过简单的电路，将功率MOSFET或者IGBT串并联，通过选用低感元件及合理的布局，从而实现脉宽和频率宽范围可调的高压脉冲发生器，且寿命长易于维修，但串并联开关器件导通和关断的控制电路设计比较复杂，需考虑均压均流同步等问题。另外，还有一种线型脉冲调制器，其以人工线（脉冲形成网络）做储能元件，用氢闸流管或晶闸管SCR 做开关，实现全部放电的脉冲调制器。其中人工线由电容和电感组成，随着其级数的增加，输出脉冲的波形越趋于方波。但人工线参数一旦确定，其输出脉宽就基本确定，所以该方法不适用于要求输出脉宽大范围可调的场合。实际应用中根据实际输出脉冲的指标要求来选取合适的脉冲成形电路。 3、高压脉冲变压器的设计 高压脉冲发生器中为了解决调制开关器件的电压等级以及阻抗匹配等问题，一般采用脉冲变压器。脉冲变压器的使用会使其最大输出脉冲受限于脉冲变压器磁芯的可利用伏秒特性，为了增加输出脉宽，一般增加去磁电路，以使其磁芯复位。利用脉冲变压器升压的高压脉冲发生器，其初级电路电压等级降低、设计难度减小。但这种结构要求脉冲变压器初级必须流过较大的电流，在脉冲变压器升压比较大时初级电流更大。因此在设计中要根据输出电压幅值、功率大小、脉冲调制开关的开关能力和脉冲参数的要求等方面进行权衡以确定合适的脉冲变压器升压比。脉冲变压器的漏感以及回路分布电感会影响输出脉冲的前后沿，因此在对输出脉冲前后沿要求较高或要求输出窄脉冲时，应设法减小脉冲变压器的漏感以及合理布局放电回路。 三、工作原理
多种波形发生器的设计与制作
课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形，产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器，方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作，可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法，提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器，能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波，它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求： ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求，周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示，幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件，如集成运放，选用F741。
要求完成单元电路的选择及参数设计，系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看：方波决定三角波，三角波决定脉冲波，脉冲波决定锯齿波，而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器，原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出，方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻，当锯齿波的正程过零时，方波由高电平跳变为低电平，故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现，选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V，故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路，才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻，三角波由高电平下降至零电位时，脉冲波由高电平实跳为低电平，故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分，只不过正程和逆程积分时常数不同，可利用二极管作为开关，组成一个锯齿波发生电路。由上，可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化，如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择，设计要求中规定只能选用通用器件，由于波形均有正、负电平，应选择由正、负电源供电的集成运放来完成，考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741（F007）或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。
等离子体应用中高压脉冲电源的研制
华中科技大学 硕士学位论文 等离子体应用中高压脉冲电源的研制 姓名：钟生辉 申请学位级别：硕士 专业：环境工程 指导教师：李胜利 2003.5.6
华中科技大学硕士学位论文 摘要 ｌ脉冲功率电源是低温等离子体技术在环境工程应用中的关键设备，其总体能量转化效率和脉冲功率的容量是影响等离子体技术工业化应用的重要因素十本文首先综述了一系列典型的脉冲电源回路，以及当前国内外脉冲电源研究的最新进展，提供了了几种新的电源结构。结合脉冲功率电源在环境工程应用中的要求和以往的设计经验，提出了新的设计思路。 在研制处理垃圾渗滤液的实用化电源中，分别对高压脉冲放电回路的原理电路进行了数值分析和仿真分析。ｆ根据分析结果，对电路进行了具体的改进措施。在电源控制回路中的设计中，考虑了一般的电路保护项目，加入了零电压启动的闭锁回路，并利用Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈实现了放电电压幅值的自动保护功能。最后针对现场运行时复杂的放电环境，提出了绝缘匹配方案。、ｌ 在脉冲高压开关电源的研制中，给出了电源的总体设计方案。在其中的Ｂｕｃｋ变换器设计中，首先通过数值计算，给出电路元件的参数，然后利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对电路仿真分析，发现功率晶体管在开关瞬间在集一射极之间有浪涌电压出现，根据结果对电路加入了保护电路。（经电路实验，验证了电路保护设计的成功；在半桥逆变回路设计部分，给出了电路的原理分析，依据电路设计参量选取了相应的电路参数；高频高压变压器作为半桥逆变回路的关键设备，影响着电路工作的可靠性和性能，主要针对它进行了具体的设计和分布参数分析。１ 关键词：脉冲功率电源’／Ｒｏｇｏｗｓｋｉ线圈、／Ｂｌｌｃｋ变换器；半桥逆琴高频变压器
纳秒级脉冲电源的研究与设计
纳秒级脉冲电源的研究与设计 随着脉冲功率技术在军事、医疗、环保等领域的快速发展,对于大功率脉冲电源的上升沿宽度要求日益提高,高功率快脉冲也逐渐成为脉冲功率技术的研究热点和发展趋势。而如何以较低的成本在提高脉冲电源电压等级的同时陡化脉冲宽度也是研究的难点之一。 以高压快脉冲为技术核心,以小型化、高重频和高效率为发展方向,本论文提出了一种低成本对称式的脉冲发生拓扑,同时以磁压缩技术陡化脉冲宽度,并深入研究了磁开关的控制技术,以实现高稳定性的纳秒级脉冲电源的研制,论文主要内容分为以下三个部分:1、提出了一种具有对称串联结构的高压脉冲电源拓扑,大幅降低成本;基于这种新型的高压脉冲电源拓扑,分析并初步验证了各种工作环境下的可行性。搭建了该高压脉冲电源的仿真模型,仿真验证了在正常运行和发生闪络等不同状态下电路的工作原理。 在实验室完成了该高压脉冲电源的研制,实验验证了在正常运行和发生闪络等不同状态下对于电路的分析,并在实际应用中证明了该拓扑相对于现有研究的优越性。2、介绍了脉冲磁压缩技术的工作原理,分析了各个磁芯参数对磁开关性能的影响,基于此,确定了磁芯材料的选择,并搭建了磁芯检测平台测量磁芯的磁滞曲线,对比了不同磁芯材料的区别。 基于脉冲电源体积小型化原则,分析了影响磁开关体积的因素,并利用数学模型确定了磁开关参数的最优解。系统地分析了磁复位原理以及磁复位电路与脉冲电源的匹配问题。 最后搭建了30kV/3kW的纳秒级脉冲电源样机,验证了磁复位原理的可行性,以及在高压大功率应用场合可能遇到的问题及其解决方案。3、针对电流型磁复
位方式存在的不足,指出了对于磁开关控制的必要性,并系统地分析了磁开关控制原理,提出了相应的控制方案。 最后基于PLECS软件搭建了35kV的纳秒级脉冲电源的仿真模型,通过仿真验证了控制方案的可行性和稳定性,并从实际应用角度分析了磁开关的最佳工作区间。
脉冲波形发生电路设计
脉冲波形发生电路设计一．实验目的 1.学习脉冲波形发生电路的设计方法和调试方法。 2.学习按模块划分电路的设计与调试的方法。二．555内部结构图和芯片引脚图 555内部结构图： 555引脚图：
三．红外发射管和光电三极管的工作原理 1.红外发射管： 红外光发射管具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发射红外光，正向电流越大发光越强，其工作原理图参见图2（a）。此次实验中的R1 建议选取1k?。 2.光电三极管： 光电三极管依据光照强度来控制集电极电流的大小，其功能可等效为一只二极管与一只晶体管相连，并仅引出集电极和发射极，如图3（a）所示。其符号如图3（b）所示，常见外形如图3（c）所示。 有光照射时，光电三极管的集电极电流约在几十微安到几毫安之间，为保证光电三极管的输出电压Vo 可以正确驱动后面的数字IC，合理选取接收电路中R2 的阻值。其应用参考电路参见图2（b）。
四．实验任务及电路图 1.电路原理图 VCC VCC 2.设计思路 首先将555接成单稳态触发器，输出接发光二极管。 然后考虑输入。为了能在物体挡住光超过2秒以上电路仍然能够正常
运行，在输入端接入一个微分电路，保证输入脉宽不超过2秒。 同时因为前方光电三极管的输出电压在有光时为低电平，无光时为高电平，而电路要实现的功能是遮挡时发光二极管，所以在无光时应输入低电平，所以在光电三极管的输出与后方的输入间加了一个反相器。 最后考虑选作任务，首先要让发光三极管在被挡住时，LED一直亮，这个只需去掉微分电路就可以了。但是这样在光线重新照射时LED会马上灭掉，这是因为在遮挡时，555中的三极管是不导通的，所以C2两端是有压差的，即（见555内部结构图），这样在光线重新照射时，输入会跳为高电平，所以=1，Q=0，=0，内部三极管导通，=1，保持0，所以LED就会灭掉。而且是我们不希望出现的情况，因为上述分析是基于门电路的均较长的情况下分析的，实际上这些跳变都是瞬间完成的，所以之后电路的情况并不是能准确预测的。 解决这个问题的思路就是希望能在时，保持1，这样跳变为1之后就有，LED保持亮着，而且经过1~2秒后熄灭。 实现这个功能只需在那一个三极管的c、e端与C2并联，b端接输入即可。 为了在输入为低时三极管导通，选用PNP三极管。 3.参数计算 （1）R2阻值的选取： 为保证在有光时vo输出的是低电平，则R2上的压降应接近5V，以10微安计算，则R2应取100 k?左右。 （2）R3和C3的选取
基于PLD的纳秒级脉冲发生器
基于PLD的纳秒级脉冲发生器 随着电子技术的迅速发展，高速信号触发源已经广泛应用于通讯、雷达等 各种电子系统的测试和精确控制中。这就要求有一个稳定性好、纳秒上升沿、 可控的脉冲发生器。但是，国内至今还没有合乎这些要求的商用脉冲发生器。 即使在国际上普遍使用的加拿大生产的AVI-N 型脉冲发生器也存在着幅度小、 重复率低、易损坏等缺点。针对此现状，设计一款高速脉冲信号发生器是非常 有意义的。可编程逻辑器件(PLD)经历了PAL，GAL，CPLD 和FPGA 几个发 展阶段，技术日趋成熟。采用VHDL 语言对PLD 进行编程设计具有更改灵活、调试方便、操作性强、系统可靠性高等众多优点，并有利于硬件设计的保护， 防止他人对电路的分析、仿照。因此，利用PLD 器件为核心构造高速脉冲信号发生器是一种有效的方法。 1 基本原理 设计采用的XILINX 公司的复杂可编程逻辑器件(CPLD)几乎可适用于所有的 门阵列和各种规模的数字集成电路，他以其编程方便、集成度高、速度快、价 格低等特点越来越受到设计者的欢迎。选用的CPLD 为XILINX 公司的 XC9572XL，属于XC9500 系列，是目前业界速度较快的高集成度可编程逻辑 器件。 CPLD 开发软件用ISE 6.0+ModelSim 5.7SE，该软件是一个完全集成化、易学易用的可编程逻辑设计环境，并且广泛支持各种硬件描述语言。他还具有与 结构无关性、多平台运行、丰富的设计库和模块化的工具等许多功能特点。CPLD 主程序流程图如图1 所示，时针信号是整个程序的关键，通过时钟对 各个模块进行精确控制，实现基本功能。时钟信号的精准度决定了输出脉冲信 号的精准度。时钟源采用了4 脚晶振，可以输出一个稳定的时钟信号。CPLD 内部电路资源分配如图2 所示。
新型高压快脉冲发生器
新型高压快脉冲发生器 相关情况解析方案 https://www.360docs.net/doc/106089808.html,/来源：元器件交易网日期：2012年02月03日 1、引言 目前，在大功率、高频率、窄脉冲的应用领域中利用的基本都是真空管，如：二次电子发射管、放电间隙开关、触发管、氢闸管等。主要研究方向是如何提高电真空器件的开关速度，减小其触发晃动，研制与其相配的高速高压驱动电路。但是真空电子管这类器件存在损耗大、驱动电路庞大、冷却麻烦等缺点;同时，为了在速调管打火时对其进行快速保护，还经常需要在调制器中设置复杂的撬棒管及其触发电路，这些问题直接影响调制器的效率和可靠[1]。近年来，由于半导体器件的电压和功率等级不断提升，相关技术也在逐步完善，为解决上述问题创造了条件。基于该项技术发展趋势，本文设计了一种新型高压快脉冲发生器。 2、输出指标和基本结构 高电压、快脉冲和高重复率是脉冲功率装置的发展方向。高频化是减小系统体积的一个有效途径。本设计采用IGBT做为主开关器件，输出脉冲电压峰峰值为±5kV，频率为1kHz～10kHz可调，脉冲前沿200ns。
本高压快脉冲发生器的设计主要分为三部分： (1)可调高压直流发生器：使用工频交流电为电源，在低压部分经过整流、逆变电路产生低压脉冲，经脉冲变压器升压，成为高压脉冲再经不可控整流为高压直流。再将其作为高压直流电源提供给最后的高压脉冲发生部分。可调高压直流发生器结构如图1所示。 图1 可调高压直流发生器结构图 (2)高压脉冲发生部分：将高压直流电源提供的直流高压送入可控开关器件，产生所需要的高压脉冲。 (3)高压逆变控制和驱动部分：控制高压逆变过程中的开关器件的开通与关断。在控制方面采用基于PWM控制方法的芯片SG3525。在驱动电路方面，采用三菱公司的IGBT专用驱动芯片M57962L。
基于SiCMOSFET的纳秒级脉冲电源研制
基于SiC MOSFET的纳秒级脉冲电源研制 脉冲功率技术广泛应用于军事、环境保护、生物技术等领域,比如脱硫脱硝、脉冲杀菌、激光管驱动、阴极射线管扫描电路等。传统脉冲电源的主放电开关主要以真空弧光放电管、氢闸流管、火花隙为主,存在成本高、寿命短、外围电路复杂等缺点。 随着电力电子技术的发展,功率MOSFET和IGBT的性能越来越高,众多研究学者利用MOSFET或IGBT串并联组成高压固态开关替代传统放电开关,进而设计出纳秒级上升沿的高重复频率脉冲发生器。本文以SiC MOSFET为核心功率器件,设计了一台纳秒级脉冲电源,电源主要技术指标为:输出脉冲峰值可调范围为 0~30kV,脉冲重复频率为10Hz~1kHz可调,最大输出电流为80A,脉冲上升时间小于100ns。 本论文的主要工作如下:设计了纳秒脉冲电源的拓扑结构,主电路采用三级Marx发生器结构,研究了SiC MOSFET串联开关的静态和动态电压不均衡机制,给出了影响SiC MOSFET串联均压的关键因素。针对静态均压电路的特性,明确了均压电阻的设计方法,对于动态均压电路,采用负载侧RCD电路作为均压措施,并确定了相应参数的选取依据。 对比分析了正激式驱动、半桥驱动、反激驱动三种驱动方式的优缺点,确定采用半桥驱动的方式作为SiC MOSFET的串联驱动电路,该电路的隔离强度高、驱动电路设计方便,其驱动变压器的原边和副边绕组匝数均为1匝,可减少其分布参数的影响。通过实验测试了驱动电路的同步性,其驱动的延迟时间差异小于 10ns,同步性良好。 采用Microchip公司的dsPIC33FJl28MC706作为主控制芯片,整个控制系统
电快瞬变脉冲群发生器说明书
海林自控 快速群脉冲发生器 操作手册 编制/日期： 审核/日期： 批准/日期：
第一章 面板说明 一、前面板说明 图 3 EMS61000-4B快速群脉冲发生器前面板示意图 1. EUT电源指示灯：当试品电源输入端已上电，并且“EUT ON”按键按下后，此指示灯亮，表明EUT电源输出端已通电，否则此指示灯熄灭。 2. EUT电源输出端口：此端口可连接被试设备的电源端，供受试设备工作。 3. 群脉冲耦合端：通过同轴电缆线或一转三连接器将P.OUT输出端与其中一个或多个耦合端连接，可将群脉冲耦合至相应路径。 4. P.OUT输出端：脉冲群输出口，可与左侧群脉冲耦合端连接。也可用于观察波形或连接电容耦合夹进行信号线试验，观察波形时必须在端口接上高压衰减器和400M以上示波器。 5. 接地端（SG）：用于与参考接地板进行连接。 6. “谨防高压”警示灯：当仪器在测试状态时，该警示灯亮。 7. 电压调节旋钮：用于调节试验电压，顺时针旋转时电压增大，逆时针旋转时电压减小。开机和关机之前均要将其逆时针旋转到底。 8. 操作键
脉冲频率选择：在复位状态下，按此键可进行2.5kHz/5kHz/100kHz脉冲重复频率的切换，相应指示灯会点亮；在设定状态下，按此键为光标循环左移； POS/NEG：在复位状态下，按此键切换试验电压正、负极性，相应指示灯会点亮；在设定状态下，按此键为光标循环右移； EUT.ON：此键用于控制受试设备工作电源的接通和断开；在设定状态下，按此键为光标所在位置数循环减1； △:在设定状态下，按此键为光标所在位置数循环加1； 设定/确定：在复位状态下，按此键可进入试验时间的设定；在设定状态下，按此键确认并完成该项设定。 9. 电源开关(POWER)：仪器电源开关。 10. 复位键(RESET)：按此键可切断脉冲输出，测试结束，相应警示灯会熄灭。 11. 启动键(START)：按此键可启动脉冲输出，测试开始，相应警示灯会闪烁。 12. 显示窗口B：时间显示窗口，用于显示试验时间，单位为s。 13. 显示窗口A：试验电压显示窗口，用于显示脉冲峰值电压，单位为kV。
2013电子设计竞赛复试题波形发生器资料
波形发生器 徐威 （宁波大学信息科学与工程学院，浙江宁波315211） 摘要：使用题目指定的综合测试板上的NE555芯片和一片四运放LM324芯片制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、一次和三次正弦波。进行方案设计，制作出实际电路使其达到实验要求的各项指标。 一、设计任务与要求 使用题目指定的综合测试板上的NE555芯片和一片四运放LM324芯片，设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路。给出方案设计、详细电路图和现场自测数据及波形。 设计制作要求如下： 1、同时四通道输出、每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为600欧姆。 2、四种波形的频率关系为1:1:1:3（3次谐波）；脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ输出频率范围为8KHz～10KHz，输出电压幅度峰峰值为1V；正弦波Ⅱ输出频率范围为24KHz～30KHz，输出电压幅度峰峰值为9V。脉冲波、锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真（使用示波器测量时）。 频率误差不大于10%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。脉冲波占空比可调整。 3、电源只能选用+10V单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。 4、要求预留脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和电源的测试端子。 5、每通道输出的负载电阻600欧姆应标清楚、至于明显位置，便于检查。 6、翻译：NE555和LM324的数据手册（器件描述、特点、应用、绝对参数、电参数）。 二、方案设计与论证 1.原始方案： 在使用Multisim进行仿真设计的阶段，我想出了两种原始方案，两种方案的大体思路如下。 方案一：使用NE555芯片构成多谐振荡器，输出方波，通过锯齿波发生电路产生
CD4060秒脉冲的产生电路
CD4060秒脉冲产生电路 一摘要 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。诸如按时自动打铃，时间程序自动控制，定时启闭路灯，定时开关烘箱，通断动力设备，甚至各种定时电气的的自动启用等。这些都是以数字时钟作为时钟源的。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。 经过了数字电路设计这门课程的系统学习，特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习，我们已经具备了设计小规模集成电路的能力，借由本次设计的机会，充分将所学的知识运用到实际中去。 二主要技术指标 1.设计一个有时、分、秒（23小时59分59秒）显示的电子钟 2.该电子钟具有手动校时功能 三方案论证与选择 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号的频率较高，因此，需要进行分频，使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1HZ）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。此时需要分别设计60进制，24进制计数器，各计数器输出信号经译码器到数字显示器，使“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 值得注意的是：任何计时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般采用手动调整。手动调整可利用手动的节拍调准显示时间。 CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数 器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。 CD4060引脚图:
频率可调的快速方波电脉冲发生器-
本科毕业论文（设计） 题目:频率可调的快速方波电脉冲发生器姓名: 专业: 测控技术与仪器 学院: 光电工程学院 学号: 指导教师: 职称： 2012年 4 月15 日
摘要 (4) 一、前言 (4) 二、设计应用与指标 (5) 三、总体结构 (6) 四、各模块电路分析 (6) （一）内触发振荡电路 (7) （二）手动按键触发 (8) （三）触发方式选择电路 (8) （四）单稳态多谐振荡器 (9) (五)快速触发信号产生电路 (10) （六）可调延迟线 （七）方波成形电路 （八）低压稳压电源电路 （九）高压稳压电源电路 五、全文总结和建议 (17) （一）总结 (17) （二）给实际研究方案的建议 (17) 致谢 (17) 参考文献 (17) Abstract (18)
本文对基于绝缘薄膜开关的方波脉冲发生器的设计及整体结构作了较详细的介绍, 并分析了方波发生器放电回路杂散参数对方波前沿的影响。整机可产生幅值115~ 8kV、前沿小于115ns、脉宽40ns 的方波脉冲。 关键词:薄膜开关; 高电压; 方波发生器 一、前言 脉冲信号是一种离散信号，形状多种多样，与普通模拟信号（如正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形与波形之间有明显的间隔）但具有一定的周期性是它的特点。最常见的脉冲波是矩形波（也就是方波）。脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波，比如脉冲调制中的脉冲编码调制（PCM），脉冲宽度调制（PWM）等等，还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。 所谓脉冲信号表现在平面坐标上就是一条有无数断点的曲线,也就是说在周期性的一些地方点的极限不存在,比如锯齿波,也有电脑里用到的数字电路的信号,0,1。脉冲信号,也就是像脉搏跳动这样的信号，相对于直流，断续的信号，如果用水流形容，直流就是把龙头一直开着淌水，脉冲就是不停的开关龙头形成水脉冲。 你把手电打开灯亮，这是直流，你不停的开关灯亮、熄，就形成了脉冲，开关速度的 快慢就是脉冲频率的高低。 二、设计应用与指标 随着科学技术的发展, 在许多科学研究领域和军事技术中, 脉冲前沿在纳秒一级的脉冲技术得到广泛应用, 如核物理和电子导弹的研究及电磁脉冲的测量等, 这就需要对脉冲进行准确测量。在高电压技术中, 快速变化的电压和电流波形的测量特别困难, 一般采用分压器和分流器等。但要准确测量, 就要求测量系统必须具有良好的方波响应, 否则会因响应特性不好造成误差和波形失真等。方波响应的测定一般利用方波发生器。目前大多采用汞润开关作为方波发生器的开关元件工。这种方波易于产生, 但由于汞润开关耐压较低, 方波电压幅值只有一。如果用这样的方波作为方波响应的信号源, 测量系统的输出信号很微弱, 且易受外界干扰, 测量系统的响应时间就难以准确测量。而高压方波响应实验中, 测量系统的输出电压较高, 高压方波又比较接近实际情况, 提高了方波响应的可信度。因此, 采用高压方波要优于低压方波。方波响应测定时, 要求方波的上升时间应小于测量系统所要求的响应时间的五分之一。因此, 对于上升前沿为几纳秒、几十纳秒的高压陡波的测量系统来说, 就需要一种新型的高压亚纳秒前沿的方波来测定其响应特性。 本文研究的频率可调快速方波电脉冲发生器是根据传输线原理, 通过高压放电管