可编程器件在纳秒级多通道数字延迟／脉冲发生器中的应用
基于雪崩晶体管纳秒脉冲发生器的设计与仿真.
29科技创新导报Science and Technology Innovation Herald I T技术2010NO.15Science and Technology Innovation Herald科技创新导报随着以IP 为代表的数据业务的爆炸性增长,带宽和通信容量的急剧增大,使网络最终向全光网(AON,All-optical network方向发展。
全光光开关是全光网络的基石,光开关在光网络系统中可对光信号进行通断和切换。
目前正在商用或正在研究的光开关有基于MEMS 技术的微机械光开关和固态开光,固态开光包括声光开关、热光开关、磁光开关、液晶光开光等。
传统型MEMS 光开关、热光开光、液晶光开光的开关速度都为ms 量级,基本上达不到光交换的要求,另外传统的电光开光有着很高的偏振敏感性,同样很难达到光交换的要求。
磁光开关是利用法拉第旋光效应,通过外加磁场的改变来改变磁光晶体对入射偏振光偏振面的作用,从而达到切换光路的效果。
相对于传统的机械式光开关,它具有开关速度快,稳定性高等优势,而相对于其他固态开关,它又具有驱动电压低、串扰小等优势,可以预见在不久的将来,磁光开关将是一种极具竞争力的光开关。
磁光开关的关键之处是要求光开关的光路切换时间为纳秒级,这就要求有一个纳秒上升沿、幅度大、重复率高和稳定性好的纳秒脉冲发生器。
在磁光开关的纳秒脉冲发生器中,产生纳秒脉冲的高速脉冲器件有场效应管和雪崩晶体三极管,雪崩三极管是一种比较理想的能同时提供快速响应和大峰值功率的器件,如ZTX417等,利用雪崩三极管可以很方便地产生具有纳秒和亚纳秒上升沿时间和大峰值功率的脉冲[1]。
在普通的高频小功率管中,也能挑出不少适合雪崩运用的管子,如2N5551、3DB2N和2N2369A 等。
所以,我们利用晶体三极管的雪崩特性,设计出线路简单、成本低、性能好的纳秒脉冲发生电路。
1雪崩晶体三极管特性晶体三极管的输出范围一般可以分为四个区域:饱和区、线性区、截止区和雪崩区。
毕业设计--基于单片机的高速数据采集系统设计
目录1.绪论 (1)1.1 课题研究的意义 (1)1.2 数据采集技术的发展历程和现状 (1)1.3 本文的研究内容 (2)1。
4 系统设计涉及的理论分析 (2)2.系统设计 (4)2.1方案选择 (4)2。
2系统框图 (5)3.单元电路设计 (6)3.1信号调理电路 (6)3.2高速Ａ／Ｄ模块 (7)3。
3 FPGA模块设计 (8)3。
4MCU模块设计 (8)3.5数据采集通道总体原理图 (9)3.6硬件电路总体设计 (9)4。
软件设计 (10)4。
1 信号采集与存储控制电路工作原理 (10)4.2 信号采集与存储控制电路的FPGA实现 (11)4.3 原理图中的各底层模块采用VHDL语言编写 (12)4。
3。
1三态缓冲器模块TS8 (12)4.3。
2分频器模块fredivid (13)4.3.3地址锁存器模块dlatch8 (14)4。
3.4地址计数器模块addrcount (15)4.3.5双口RAM模块lpm_ram_dp (16)4.4 数据显示模块设计 (18)4。
4.1 主程序 (18)4。
4。
2 INT0中断服务程序 (19)4。
4.3 INT1中断服务程序 (19)4。
5软件仿真 (20)4.5.1三态缓冲器模块TS8 (20)4。
5.2分频器模块fredivid (20)4。
5。
3地址锁存器模块dlatch8 (20)4.5。
4地址计数器模块addrcount (21)5。
系统调试 (21)5.1 单片机子系统调试 (21)5。
2 FPGA子系统调试 (22)5.3 高速A/D模块的调试 (22)6 总结 (22)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (25)高速数据采集系统设计摘要：随着数字技术的飞速发展，高速数据采集系统也迅速地得到了广泛的应用.在生产过程中，应用这一系统可以对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高生产质量，降低成本提供了信息和手段。
在科学研究中，应用数据采集系统可以获取大量的动态数据，是研究瞬间物理过程的有力工具，为科学活动提供了重要的手段.而当前我国对高速数据采集系统的研究开发都处于起步阶段,因此，开发出高速数据采集系统就显得尤为重要了。
高压窄脉冲脉冲触发器论文(高压窄脉冲;RLC振荡;纳秒级;NEC555)
【摘要】脉冲技术在电力系统高压绝缘监测、激光技术、微波技术和电磁兼容性等试验方面得到了广泛的应用，如固体绝缘空间电荷分布的测试装置、超宽带（UWB）无线电通讯技术、电火花加工表面粗糙度检测和除尘技术等。
目前，产生这种纳秒级高压脉冲的方法有两种：第一，利用波传输的原理，这种方法能得到的脉冲波形电路简单，易于实现，但波形的对称性有待提高；第二，通过控制火化间隙放电得到窄脉冲，利用这种方法制成的脉冲源，其脉冲的频率不易调节，脉冲波形不稳定。
在本文中，研制的便携式纳秒级高压脉冲发生器中，以RLC振荡电路替换RC充电电路，通过控制MOSFET的导通和关断，使振荡回路中的电感上产生高压脉冲。
所制成的是一种高压窄脉冲发生器，具有输出脉冲宽度在20ns~100ns 可调，输出电压幅值在500～1000 V可调，且具体积小、重量轻、脉冲频率可调等优点。
关键词：高压窄脉冲；RLC振荡；纳秒级；NEC555目录1 引言 (3)2 脉冲发生器的种类和各自的优缺点 (5)2.1高压脉冲发生器 (5)2.1.1 高压脉冲发生工作原理 (5)2.1.2 高压脉冲形成电路 (5)2.1.3 高压脉冲发生器的优缺点 (6)2.2毫微秒脉冲发生器 (6)2.2.1 毫微秒脉冲发生器的原理 (7)2.2.2 毫微秒脉冲发生器的优缺点 (8)2.3基于单片机的高压脉冲发生器 (8)2.3.1 基于单片机的高压脉冲发生器原理 (9)2.3.1 基于单片机的高压脉冲发生器的优缺点 (10)2.4超短脉冲发生器 (10)2.4.1 超短脉冲发生器原理 (10)2.4.2 超短脉冲发生器的原理 (12)2.4.3 超短脉冲发生器的优缺点 (13)2.5直接耦合式高压脉冲电源 (13)2.5.1 直接耦合式高压脉冲电源原理 (14)2.5.2 直接耦合式高压脉冲电源优缺点 (15)2.6利用MOSFET产生纳秒级窄脉冲（半导体器件为开关） (15)3 集成555定时器的介绍 (17)3.1555定时器的电路结构与工作原理 (17)3.2555定时器内部结构简化图 (18)3.2.1 分压器： (18)3.2.2 比较器 (18)3.2.3 基本RS触发器 (19)3.2.4 放电器与输出缓冲器 (19)3.3集成555定时器的引脚介绍 (20)3.4集成555定时器构成的多谐振荡器 (21)3.4.1 多谐振荡器电路的构成 (21)3.4.2 振荡频率的估算 (22)3.4.3 多谐振荡器的功能及应用 (23)4 纳秒级高电压脉冲发生器的主电路设计及试验结果 (24)4.1高压脉冲装置的组成 (24)4.1.1 直流稳压电源部分 (24)4.1.2 高压脉冲成形电路 (25)4.2产生的脉冲形状及分析以及对此发生器的评价 (27)4.3开关电路的设计与试验 (28)4.4开关驱动电路设计 (32)4.4.1 开关驱动电路 (32)4.5主回路电路设计 (33)4.5.1 电路的仿真分析 (34)4.6电路参数的确定及实测结果 (35)4.6.1 电路参数对波形影响的分析 (35)4.6.2 实验结果及分析 (37)4.7结论 (37)5 总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)1 引言最近几年，随着科学技术的发展，人们研制出了新的测试技术，以迎接业界新标准快速发展所带来的挑战，例如各种信号发生器，半导体和通信技术，脉冲测试技术在许多领域中得到了广泛应用。
用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路
用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路陈彦超;冯永革;张献兵【摘要】根据脉冲式半导体激光器对功率、脉宽、上升沿的要求,同时考虑电脉冲的注入便于测试激光器的各种性能,提出了一种以金属氧化物半导体场效应晶体(MOSFET)为开关器件,以雪崩晶体管为驱动器,可产生大电流、窄脉宽、陡上升沿脉冲的激光器驱动电路.讨论了预触发脉冲宽度和雪崩晶体管输出负载对MOSFET 输出脉冲在幅度和波形上的影响以及如何通过调整耦合电阻来控制脉冲的“下冲”和振荡.实验结果表明:在0～200 V供电电压下,该电路在1Ω电阻上产生了从0A 到148 A,具有陡上升/下降沿的10 ns级电脉冲.通过调整电路参数,可输出脉冲宽度窄至8.6 ns,幅度达到124 A的电脉冲.该驱动电路满足了脉冲式半导体激光器的工作要求和对器件测试的要求.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2014(022)011【总页数】7页(P3145-3151)【关键词】半导体激光器;驱动电路;大电流信号;纳秒级脉冲【作者】陈彦超;冯永革;张献兵【作者单位】北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理所,北京100871;北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理所,北京100871;北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理所,北京100871【正文语种】中文【中图分类】TN248.41 引言脉冲式半导体激光器可用于激光测距、激光引信、激光雷达、泵浦固体激光器、脉冲多普勒成像、3D 图像系统、光纤测温传感器等领域。
高峰值功率、窄脉宽及陡上升沿的脉冲驱动可以增加激光器的作用距离并提高相关传感器的分辨率［1－4］。
对于脉冲激光测距，缩短激光脉冲的上升时间是提高精度最简单有效的方法［5］。
对于一些处于实验室阶段的新型半导体激光器，如GaN 基蓝紫光激光器，电脉冲的直接注入可以测试激光器的各种性能，比如观测激光器的增益光开关产生的延迟、过冲及拖尾的过程，脉冲光谱的展宽等［6］。
fpga多通道脉冲计数器的设计与实现
fpga多通道脉冲计数器的设计与实现在数字电路设计领域中，FPGA（现场可编程门阵列）被广泛应用于各种应用，其中包括多通道脉冲计数器。
本文将从FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现展开讨论，深入探讨其原理、技术和应用。
1. 引言FPGA多通道脉冲计数器是一种基于FPGA技术的高性能计数器，可同时对多个输入通道的脉冲信号进行计数和分析。
其设计与实现涉及到数字电路设计、时序控制、信号处理等多个方面，具有很高的工程价值和学术研究意义。
2. FPGA技术概述FPGA是一种可编程逻辑器件，具有灵活可编程、并行处理能力强、资源丰富等特点，广泛用于数字信号处理、通信、图像处理等领域。
在多通道脉冲计数器设计中，FPGA的并行计算和资源复用能力将发挥重要作用。
3. 多通道脉冲计数器原理多通道脉冲计数器是指能够同时对多个输入通道的脉冲信号进行计数和统计的计数器。
其原理是通过FPGA多通道输入模块对输入信号进行采样和处理，然后将处理后的数据传输至计数模块进行计数和存储，最终实现对多通道脉冲信号的精确计数和分析。
4. 设计与实现在实际设计中，多通道脉冲计数器的FPGA实现需要考虑到输入通道数、时钟频率、计数精度、数据存储等多个方面的问题。
通过适当的电路设计和FPGA编程，可以实现高性能、高稳定性的多通道脉冲计数器。
5. 应用与展望多通道脉冲计数器在核物理实验、粒子物理研究、医学影像等领域有着广泛的应用前景，其FPGA实现技术将成为未来研究的热点之一。
6. 总结与展望通过本文的讨论，我们全面了解了FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现，明确了其原理、技术特点和应用前景。
随着FPGA技术的不断发展和应用，多通道脉冲计数器将在更多领域展现出其重要作用。
个人观点：FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现是一个充满挑战和机遇的领域，需要对数字电路、信号处理、FPGA编程等多个方面有深入的理解和应用。
随着科学技术的发展，多通道脉冲计数器将在更多领域得到应用，为相关领域的研究和应用带来新的机遇和突破。
可编程单次脉冲发生器的教学实验
可编程单次脉冲发生器的教学实验
李桂林;苗长新
【期刊名称】《实验科学与技术》
【年(卷),期】2010(008)001
【摘要】介绍了一个数字系统综合设计实验:可编程单次脉冲发生器的设计与实现.该脉冲发生器可在输入按键的控制下,产生单次的脉冲,脉冲的宽度可由8位的输入数据控制.实验以FPGA为硬件基础,以MAX+plusII为软件工具开发完成.实验不仅体现了数字系统设计实验课程的综合训练目标,要求学生能综合、灵活应用Verilog HDL语言,掌握多层次结构系统设计方法、Top_down设计思想和FPGA开发方法等理论知识,并且与工程实际结合紧密.所开发的系统具有很大的实用价值,是一个值得推广的典型教学实验.
【总页数】4页(P12-14,25)
【作者】李桂林;苗长新
【作者单位】徐州师范大学电气工程及自动化学院,江苏,徐州,221116;中国矿业大学信息与电气学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TN914.3;G642.0
【相关文献】
1.可编程器件在纳秒级多通道数字延迟/脉冲发生器中的应用 [J], 高辉;陈文通;王金祥;王卫兵;李为民;盛六四
2.数字式可编程脉冲发生器 [J], 纪越峰
3.可编程脉冲发生器的若干技术问题研究 [J], 蔡领;朱金刚
4.用于高功率激光脉冲整形的可编程任意波形电脉冲发生器 [J], 王琛;刘百玉;欧阳娴;白永林;李东;白晓红;杨文正;田进寿;黄蕾;侯洵
5.一种适合于听觉神经刺激的可编程双相恒流脉冲发生器 [J], 曾晓军;洪志良;任俊彦;晁英伟;陈康民
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fpga多通道脉冲计数器的设计与实现
标题：FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现一、引言在现代科学研究和工程应用中，脉冲计数器作为一种重要的计数设备，被广泛应用于实验室测量、核物理学、天文学、粒子物理学以及通信系统等领域。
随着科学技术的进步，对脉冲计数器的性能和功能要求也越来越高。
本文将主要讨论FPGA多通道脉冲计数器的设计与实现，探讨其原理、架构以及实际应用。
二、多通道脉冲计数器概述多通道脉冲计数器是指同时能够计数多个输入通道脉冲信号的计数器。
它通常由多个计数通道、数字信号处理单元和控制单元组成。
在实际应用中，多通道脉冲计数器可以用于不同的测量场景，例如时间分辨测量、事件计数、频率测量等。
三、FPGA在脉冲计数器中的应用FPGA作为一种可编程逻辑器件，具有高速、低功耗、灵活性强等特点，被广泛应用于脉冲计数器的设计与实现中。
通过灵活的编程和并行计算能力，FPGA可以实现多通道脉冲计数器的同时处理多路信号，大大提高了计数器的计数速度和计数精度。
四、多通道脉冲计数器的设计要点1. 采样与计数：多通道脉冲计数器需要同时对多个信号进行采样，并将采样结果进行计数。
在设计时需要充分考虑采样频率、计数器精度以及信号同步等问题。
2. 数据处理与存储：多通道脉冲计数器还需要对采样后的数据进行数字信号处理，并将处理后的数据进行存储或后续分析。
在设计中需要考虑数据处理算法和存储器的容量。
3. 接口与通信：多通道脉冲计数器通常需要与外部设备进行数据交互，因此在设计中需要考虑接口标准和通信协议，以实现与外部设备的可靠通信。
五、FPGA多通道脉冲计数器的实现在实际设计中，为了实现多通道脉冲计数器，可以采用FPGA作为核心处理器，通过硬件描述语言（HDL）对其进行编程。
在编程过程中，需要考虑时序控制、数据处理、中断处理等多个方面，以保证多通道脉冲计数器的可靠性和稳定性。
六、实际应用案例以核物理实验中的脉冲计数器设计为例，我们可以看到FPGA多通道脉冲计数器在实际科学研究中的应用。
基于TDC-GPX2的精密时间间隔测量仪设计
基于TDC-GPX2的精密时间间隔测量仪设计侯志军;马红皎;王康;赵爱萍;邢燕【摘要】为满足科学研究和工程应用中对多通道、高精度时间间隔测量的需求,基于TDC-GPX2时间数字转换芯片设计了一款四通道精密时间间隔测量仪,根据功能控制模块的设置,仪器可实现对不同通道输入信号时间间隔的高精度测量.详细论述了系统的测量原理,硬件组成和软件设计,并搭建实验平台对仪器的性能进行测试与分析.实验结果表明:设计的时间间隔测量仪测量精度优于20 ps,并具有良好的准确性,接入5 MHz的时钟参考其量程可达3.34s,基本满足大多数时间频率应用领域对测量设备的性能需求.【期刊名称】《时间频率学报》【年(卷),期】2017(040)004【总页数】8页(P213-220)【关键词】时间测量;TDC-GPX2;多通道【作者】侯志军;马红皎;王康;赵爱萍;邢燕【作者单位】中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院大学,北京100049;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710600;中国科学院国家授时中心,西安710600【正文语种】中文【中图分类】TN965.6测量两个物理事件间隔的时间或一个物理事件持续的时间称为时间间隔测量，当测量精度优于1 ns时称为高精度时间间隔测量[1]。
高精度时间间隔测量技术在原子物理研究、电子通信、激光测距、授时及时间传递等领域有着广泛的应用[2-3]，现已成为卫星导航、航天遥测等国防和军事应用中不可或缺的关键技术[4-5]。
近年来，随着电子技术的不断发展，市面上已出现一些较为常用的时间间隔测量设备，如：美国斯坦福大学研发的通用时间间隔计数器SR620，欧洲粒子物理研究中心设计的时间测量芯片HPTDC，美国惠普公司研制的精密时间间隔测量仪HP5370B等[5-7]。
但大多数仪器的通道数量较为有限（如SR620、HP5370B仅有两个测量通道），无法对多个物理事件进行并行观测，现有的多通道测量设备（如HPTDC）在测量精度与测量范围两方面不能同时兼顾，且一般价格较为昂贵，给应用带来诸多不便。
纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真
纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真张晗【摘要】利用电力电子技术与脉冲功率技术设计了一台纳秒级高压脉冲电源。
电源低压部分采用电力电子技术中的BUCK电路与串联谐振电路，高压部分采用脉冲功率技术中的磁脉冲压缩（MPC）网络与半导体断路开关（SOS）。
对高压脉冲电源的整体设计作了阐述，介绍了可饱和变压器与磁开关、晶闸管、半导体断路开关的参数设计。
利用PSPICE软件和泰克示波器两种方式对所设计的电源进行了仿真和试验。
试验测得在输出负载上产生了一个峰值高达50kV、半高宽为120ns 的负极性脉冲。
【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】6页(P63-68)【关键词】电力电子技术;脉冲功率技术;纳秒级高压脉冲电源;磁脉冲压缩;半导体断路开关;PSPICE软件【作者】张晗【作者单位】南方电网超高压输电公司检修试验中心,广东广州510663【正文语种】中文【中图分类】TM910.2脉冲电源可应用于等离子体物理、强脉冲X射线技术、高频脉冲焊接、核医疗γ照像机高功率激光、大功率微波、电磁脉冲、电爆炸、闪击航空和航天器的模拟等，范围极其广泛。
近年来,随着半导体开关技术的发展,逐步实现了开关技术的大功率、耐高压、大电流驱动等优点,实现了脉冲电源的高电压峰值与窄脉冲宽度[1-8];磁脉冲压缩技术从工作电压、峰值电流、重复频率、使用寿命等方面有效地克服了火花隙开关、IGBT、闸流管、晶闸管等大功率开关性能的不足给脉冲功率系统带来的限制。
近年来，以非晶态合金、铁基纳米晶为代表的新一代高频软磁材料的出现，打破了磁开关在高重复率脉冲功率系统中应用的限制,且最近出现的一种新颖电路解决了磁芯复位这一难题,使得磁开关能够达到更高的重复频率[9-16]。
因此,本文结合电力电子技术和脉冲功率技术,设计了一台纳秒级高压脉冲电源。
首先利用电力电子技术中的整流、逆变、串联谐振等原理设计了一台串联谐振电源,然后利用磁脉冲压缩(MPC)技术与半导体断路开关(SOS)技术将脉冲升压和整形,最终得到一个纳秒级的高压脉冲电源。
用VHDL语言实现的单稳态电路
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此程序在Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＦＰＧＡ器件Ｓｐａｒｔａｎ—Ｉ上实现，所用软件环境为Ｘｉｌｉｎｘ公司的
ＩＳＥ４．１，综合器为Ｓｙｎｏｐｓｙｓ公司的ＦＰＧＡＥｘｐｒｅｓｓ ３．６，仿真工具是ＭｏｄｅｌＳｉｍ ＳＥ ５．５ｅ，其功
能仿真的波形图如图ｌ所示。
从图１可以看出，此程序完全符合单稳态 电路的要求。由于在此例中计数器ｃｎｔ的设定 值为７，因此输出端在被触发后的第８个ｅｌｋ上 升梧（因为ｃｎｔ初始值是ｏ）变为‘０７，郎持续了 ７个时钟周期。由此可见输出脉冲的脉宽精度
程序清单如下（程序２，此处省略了实体说明部分）：
ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｂｅｈｖ．ＲＴ ｏｆ ＭＳＴ ｉｓ
ｓｉｇｎａｌ ｑ．ｔｆ，ｃｎｔ—ｔｆ：ｓｔ＆ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｃｎｔ：ｓｔｄ．１０９ｉｃ—ｖｅｃｔｏｒ（２ ｄｏｗｎｔｏ Ｏ）； ｂｅｇｉｎ ＴＲＩＧＧＥＲ：ｐｒｏｃｅｓｓ（ｃｌｒ，ｑ－ｔｔ，ｔｒ）
２００２中国控制与丧策学术年会论文集
用ＶＨＤＬ语言实现的单稳态电路
任盂阳，事景华
（东北大学信息科学与工程学院。辽宁沈阳１１０００４）
摘要：舟绍一种用ＶＨＤＬ语言实现的单穗态电路的程序，培出了彝程序清单书程序的详细说 明，＃岳又鳢出了实现可重触发功能的方法．井提供了相应曲琦能仿真波形。 关键词：ＶＨＤＬ语言ｆ单稳态，可重触发；ＦＰＧＡ嚣停
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纳秒级高频脉冲发生电路
纳秒级高频脉冲发生电路
纳秒级高频脉冲发生电路是一种能够产生纳秒级高频脉冲信号的电路。
该电路可以应用于各种领域，如通信、医疗和科学实验等。
纳秒级高频脉冲发生电路通常由以下几个关键组件构成：
1. 时钟发生器：用于提供高频时钟信号，通常采用晶体振荡器或脉冲发生器等。
2. 脉冲发生器：用于产生纳秒级脉冲信号，通常采用快速开关元件，如晶体管或场效应晶体管等。
3. 驱动电路：用于控制脉冲发生器的开关动作，通常采用逻辑门电路或专用的驱动芯片等。
4. 输出电路：用于将脉冲信号送到外部电路或装置中，通常需要考虑信号匹配和阻抗匹配等问题。
在设计纳秒级高频脉冲发生电路时，需要考虑以下几个方面：1. 时钟频率：要选择合适的时钟频率，以满足具体应用的要求，同时要考虑到电路的速度和延迟等因素。
2. 快速开关元件：需要选择快速响应的开关元件，以实现纳秒级的脉冲信号发生。
3. 信号幅度和波形：需要考虑输出信号的幅度和波形要求，以及信号的稳定性和准确性等。
4. 电路布局和阻抗匹配：要进行良好的电路布局和阻抗匹配，以保证信号的质量和传输效率。
纳秒级高频脉冲发生电路具有高速、高精度和高稳定性的特点，能够满足一些特殊应用的需求，如激光器驱动、高速采样和超
高速通信等。
在实际应用中，需要根据具体要求进行电路设计和优化，以提高电路的性能和可靠性。
FPGA的数字脉冲延时发生器设计
敬请登录网站在线投稿(t o u g a o.m e s n e t.c o m.c n)2021年第2期79F PG A的数字脉冲延时发生器设计陈泽洋(天津大学理学院,天津300072)摘要:本文主要介绍了一种数字式脉冲延时发生器的设计方法,该方案是基于A l t e r a(被I n t e l收购)的C y c l o n e I V系列F P G A实现的,为了同时满足高延时分辨率与大的可调范围,采用了粗细结合的延时方法,粗延时通过计数器法实现,细延时通过A D9501专用延时芯片实现;为了让用户与系统进行通信,在F P G A内部构建了N i o s I I软核处理器,并且编写软件程序实现人机交互㊂对系统的关键模块进行了仿真,仿真结果显示模块设计符合需求,最终延时系统可以实现精度为16.5p s㊁可调范围约为1.1s的延时㊂关键词:F P G A;A D9501;延脉冲发生时器;N i o s I I中图分类号:T N7文献标识码:AD e s i g n o f D i g i t a l P u l s e D e l a y G e n e r a t o r B a s e d o n F P G AC h e n Z e y a n g(S c h o o l o f S c i e n c e,T i a n j i n U n i v e r s i t y,T i a n j i n300072,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h e p a p e r,a d e s i g n m e t h o d o f d i g i t a l p u l s e d e l a y g e n e r a t o r i s d e s i g n e d,w h i c h i s b a s e d o n A l t e r a's c y c l o n e I V s e r i e s F P G A.I n o r d e r t o m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f h i g h d e l a y r e s o l u t i o n a n d l a r g e a d j u s t a b l e r a n g e,c o m b i n e t h e c o a r s e d e l a y a n d f i n e d e l a y,t h e c o a r s e d e-l a y i s r e a l i z e d b y c o u n t e r m e t h o d,a n d t h e f i n e d e l a y i s r e a l i z e d b y A D9501s p e c i a l d e l a y c h i p.I n o r d e r t o e n a b l e u s e r s t o c o mm u n i c a t e w i t h t h e s y s t e m,N i o s I I s o f t c o r e p r o c e s s o r i s b u i l t i n F P G A,a n d s o f t w a r e p r o g r a m i s w r i t t e n t o r e a l i z e h u m a n-c o m p u t e r i n t e r a c t i o n.T h e k e y m o d u l e s o f t h e s y s t e m a r e s i m u l a t e d,a n d t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e m o d u l e d e s i g n m e e t s t h e r e q u i r e m e n t s.T h e f i n a l d e l a y s y s t e m c a n a c h i e v e a d e l a y a c c u r a c y o f16.5p s a n d a d y n a m i c r a n g e o f1.1s.K e y w o r d s:F P G A;A D9501;p u l s e d e l a y g e n e r a t o r;N i o s I I0引言脉冲延时发生器作为一种时序同步装置在激光系统[1-2]㊁雷达系统[3]㊁飞行时间质谱仪[4-5]等领域应用广泛,它可以对触发信号进行延时后输出脉冲信号,用户可以设定延时的大小㊂延时的分辨率与延时的可调范围是衡量其性能的两个重要参数,可以实现脉冲延时的方法有计数器法㊁存储器法[6]㊁专用延时芯片[7]等方法㊂计数器法与存储器法可以实现可调范围比较大的延时,不过延时精度由于受到时钟频率的限制只能做到纳秒量级,专用延时芯片法的延时精度可以做到皮秒量级,不过可调范围在微秒量级㊂F P G A是一种可编程逻辑器件,用户可以通过V e r i l o g H D L等设计文件在F P G A内部设计所需要的逻辑电路,与A S I C相比具有设计周期短㊁设计灵活等优点㊂本文介绍的延时脉冲发生器以A l t e r a(被I n t e l收购)的C y c l o n e I V系列F P G A为核心,采用粗细结合的延时方案,并且利用N i o s I I软核处理器用于系统控制,实现了脉冲延时发生器的设计㊂1基于F P G A的脉冲延时发生器整体设计延时系统的工作模式分为内触发模式与外触发模式㊂系统的设计框图如图1所示㊂工作在内触发模式时,触发信号由系统内部产生,用户可以设定触发信号的频率大小㊂工作在外触发模式时,触发信号由外部提供㊂整个延时系统的延时由粗延时部分和细延时部分组成,粗延时利用计数器法实现㊂计数器法的延时分辨率由采样时钟决定,本系统的采样时钟通过将外部50MH z晶振倍频得到,最终倍频数由系统能运行的最大时钟频率决定㊂细延时是利用A D9501实现的,A D9501通过8位控制字对单位粗延时进一步细分,得到16.5p s延时分辨率㊂P C机通过C P2102串口桥接芯片将设定的延时信息发送给N i o s I I软核处理器,延时信息包含用户设定的粗延时以及细延时,N i o s I I将粗延时信息经由P I O I P核传递到粗延时模块,细延时信息被转换成8位控制字,输出80M i c r o c o n t r o l l e r s &E m b e d d e d S ys t e m s 2021年第2期w w w .m e s n e t .c o m .c n图1 脉冲延时发生器的整体设计框图到A D 9501对其细延时进行控制㊂触发信号依次经过粗延时模块与A D 9501模块最终实现脉冲延时㊂其中内触发源模块㊁粗延时模块㊁N i o s I I 模块是在一块F P G A 内部㊂2 内触发源模块设计内触发源模块的作用是在内触发模式下提供触发信号㊂该模块的时序图如图2所示㊂图2 内触发源模块时序图c l k 为输入模块的时钟信号,d i v 为用户设定的分频数,c o u n t e r 为对时钟信号进行计数的计数器,o u t p u t 为最终输出的触发信号㊂当时钟信号到来时,启动计数器对时钟信号进行计数㊂当计数器计数的值等于d i v 时,将输出信号取反,同时计数器置零;当计数器的值不等于分频数时,输出保持不变,计数器持续对时钟信号进行计数㊂用户通过设置d i v 的值改变计数器的计数值,进而控制输出信号的跳变,从而达到对时钟信号进行分频的目的㊂3 粗延时模块设计粗延时模块负责对外部触发信号进行粗略延时,然后将延时后的脉冲输出到A D 9501进行细延时㊂该模块由输入时钟信号c l k ㊁触发信号t r i ㊁两个计数器p u l s e 1和pu l s e 2㊁两个计数器c o u n t e r 1和c o u n t e r 2组成㊂A D 9501的内部有一个斜波发生器,每次触发信号到来之后斜波发生器电压从0开始上升,当斜波发生器电压值与D A C 设定值相等时,拉高延时输出引脚电平,该斜波电压的置零是通过复位引脚实现的,拉复位引脚时,斜波发生器进行复位,如果不对其进行复位,则当下一个脉冲到来时,斜波发生器的电压是大于D A C 电压的,延时输出一直处于高电平状态,所以不能输出延时脉冲㊂由此可知,粗延时模块应该输出两个脉冲给A D 9501,分别为pu l s e 1和p u l s e 2,一个用于触发细延时,另一个用于将A D 9501斜波发生器置零㊂通过设定p u l s e 1与p u l s e 2之间的时间间隔就可以控制延时脉冲的脉宽大小㊂c o u n t -e r 1和c o u n t e r 2分别是延时计数器和脉宽计数器,通过延时控制字d e l a y 和脉宽控制字w i d t h 控制计数器计数到多少时输出脉冲信号,该模块的时序如图3所示㊂经过实验得知粗延时模块能够运行的最大时钟为240MH z,则粗延时分辨率为1/240MH z =4.2n s ,c o u n t e r 的位数设为28位,则最大延时为4.2n s ˑ228ʈ1.1s㊂图3 粗延时模块时序图4 细延时模块设计细延时模块是以A D 9501为核心实现的,它是在粗延时的分辨率基础上进一步细分实现更高分辨率的延时,A D 9501通过8位控制字对4.2n s 进行细分,则细分后的延时分辨率为4.2n s /28-1=16.5n s ㊂A D 9501的最小延迟(t P D )是触发电路延迟㊁斜坡发生器延迟和比较器延迟的总和㊂触发电路延迟和比较器延迟是固定的,斜坡发生器延迟是受线性斜坡变化率和偏移电压值影响的㊂最大延迟是t P D 和满量程(t D F S )的总和㊂斜坡发生器延迟是斜坡从其重置电压转换到D A C 电压所需的时间,D A C 电压由用户通过数字输入进行编程㊂满量程延迟(t D F S )由电容C e x t 和电阻R s e t 决定,范围为2.5n s ~10μs ,它们的关系如下:t D F S =R s e t ˑ(C e x t +8.5p F )ˑ3.84当满量程延时小于等于326n s 时,接C e x t 的引脚应当悬空;当满量程延时超过326n s 时,C e x t 引脚与电源之间可以最大加500p F 的电容㊂R s e t 的取值范围为50Ω~10k Ω㊂本设计想要实现满量程4.2n s 的延时,R s e t 大小应设置为128Ω,接C e x t 的引脚悬空㊂5 N i o s I I 控制模块设计从经济与系统复杂程度方面考虑,选用N i o s I I 软核处理器来实现P C 机对于系统的控制㊂N i o s I I 需要实现的功能为从P C 接收用户设定的延时值,然后将延时值发送给延时模块㊂利用Q s ys 自带I P 核可以实现加速设计,敬请登录网站在线投稿(t o u ga o .m e s n e t .c o m.c n )2021年第2期81图4 控制模块程序流程图实现数据接收与传输所需添加的主要I P 核有U A R T 与P I O ㊂P C 通过C P 2102将数据发送到U A R T I P 核的读寄存器,U A R T I P 核的r x d a t a寄存器接收到数据,使能读取中断,并将读取的数据在中断服务子程序中赋值给P I O ,就实现了P C 对延时系统的控制,图4为控制模块的程序流程图㊂6 关键模块仿真结果本设计的两个关键模块为内触发源模块与粗延时模块,编写测试文件对两个模块分别进行仿真,内触发源模块的仿真结果如图5所示㊂图5中信号从上到下依次是时钟信号c l k㊁复位信号r s t ㊁分频数d i v ㊁计数器c o u n t e r ㊁输出信号o u t ㊂可以看出,当分频数依次为0㊁1㊁2㊁3时,输出信号o u t 分别经过1个时钟周期㊁2个时钟周期㊁3个时钟周期㊁4个时钟周期发生电平的跳变,因此仿真结果表明,可以通过分频控制字d i v 来控制输出信号的分频数㊂粗延时模块的仿真结果如图6所示㊂图中信号从上到下依次是时钟信号c l k ㊁复位信号r s t ㊁触发信号t r㊁延时计数器c o u n t ㊁脉宽计数器c o u n t 1㊁延时控制字d e l a y㊁脉宽控制字w i d t h ㊁延时脉冲信号p u l s e 1㊁脉宽控制信号pu l s e 2㊂从仿真结果可以看出,当延时控制字为13㊁脉宽控制字为4时,触发信号到来之后的13个时钟信号输出p u l s e 1,pu l s e 1之后4个时钟信号输出p u l s e 2,该模块的设计符合需求㊂图5内触发源模块仿真结果图6 粗延时模块仿真结果7 性能比较将计数器法㊁专用延时芯片法㊁本设计的方法从可调范围㊁延时分辨率㊁功能扩展三个方面进行比较,结果如表1所列㊂表1 三种延时方法比较延时方法可调范围延时分辨率功能扩展计数器法m s ,s 量级n s 量级无法功能扩展专用延时芯片μs 量级ps 量级无法功能扩展本设计s 量级ps 量级便于功能扩展由表1中可知,本设计方法在保持计数器法与专用延时芯片方法优点的同时弥补了两种方法各自的不足,并且基于F P G A 灵活的特点,可以通过设计逻辑电路与编写N i o s I I 软核模块程序进行再次开发,以满足其他系统集成或者功能升级的需求㊂8 结 语目前国内的商用脉冲延时发生器主要依赖国外进口,价格一般在几万元到十几万元不等,价格昂贵并且性价比不高,本设计的脉冲延时发生器在满足高精度与大的可调范围的同时,成本方面也有很大的优势,整个系统制作成本仅为400元左右㊂在当今环境下,自主设计的脉冲延时发生器在商业与科技领域均具有重要意义㊂参考文献[1]蒋军敏,刘进元,刘百玉,等.用于激光打靶装置中的85敬请登录网站在线投稿(t o u ga o .m e s n e t .c o m.c n )2021年第2期85节的非线性特性耗费时间,无论系统的非线性多严重,均能按特定的关系进行转换㊂经数值分析将优化后的数据代入式(1)及联立式(1)和式(7),线性补偿前后物体位移y 和像点位移x 的关系如图6所示㊂y =270192x14216.256-398.32x+e d(8)图6 线性补偿前后物体位移y 和像点位移x 的关系5 结 语本文从反射式激光三角法测量原理公式㊁测量范围㊁分辨率及结构参数优化出发,用工程软件MA T L A B 对系统的各个参数之间的约束关系进行了分析与优化,使得参数优化过程得以简化,同时在实际中可根据器件因素和测量范围的要求不同随时改变,提高了设计的灵活性,降低了设计初期的费用,最后通过数值分析了造成物体位移与像点位移呈非线性的原因,并用线性补偿的方法使物体位移与像点位移线性输出,从而提高了测距传感器线性度与精度,降低了系统误差,实现了高精度大位移的测量㊂参考文献[1]王晓嘉,高隽,王磊.激光三角法综述[J ].仪器仪表学报,2004(S 2):601604,608.[2]L a r s L i n d n e r ,O l e g S e r g i y e n k o ,J u l i o C R o d r ígu e z Q u i ño n e z ,e t a l .M o b i l e r o b o t v i s i o n s y s t e m u s i n g c o n t i n u o u s l a s e r s c a n n i n gf o r i n d u s t r i a l a p pl i c a t i o n [J ].T h e I n d u s t r i a l R o b o t ,2016,43(4):360369.[3]S u Z h i q i ,H e Q i n g,X i e Z h i .I n d i r e c t m e a s u r e m e n t o f m o l t e n s t e e l l e v e l i n t u n d i s h b a s e d o n l a s e r t r i a n g u l a t i o n [J ].T h e R e -v i e w o f s c i e n t i f i c i n s t r u m e n t s ,2016,87(3):035117.[4]宋腾,张凤生,任锦霞.直射式激光位移传感器光束入射角对测量精度的影响[J ].机械,2017,44(2):3741.[5]Z h u a n g B H.N o n c o n t a c t m e a s u r e m e n t o f s c r a t c h o n a i r c r a f t s k i n s [J ].A p p l i e d l a s e r ,1997(2):4936.[6]任伟明,孙培懋,王亚雷,等.一种标定三角测量法激光位移计的方法[J ].光学技术,1997(3):1113,16.[7]赵景海,孙飞显.基于残差补偿的激光位移传感器测距方法[J ].计算机工程,2018,44(10):298302.[8]曹红超,陈磊,王波,等.一种改进型高精度激光三角位移传感器的结构设计研究[J ].激光杂志,2007(6):1415.[9]X u e l i H a o ,A i m i n S h a ,Z h a o yu n S u n ,e t a l .L a s e r b a s e d m e a s u r i n g m e t h o d f o r m e a n j o i n t f a u l t i n g va l u e o f c o n c r e t e p a v e m e n t [J ].O p t i k I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l f o r L i gh t a n d E -l e c t r o n O pt i c s ,2016,127(1):274278.[10]胡纪五,史雪飞.仪表线性化优化设计[J ].电测与仪表,2000(2):58.[11]卢治功,贺鹏,职连杰,等.基于最小二乘法多项式拟合三角测量模型研究[J ].应用光学,2019,40(5):853858.[12]姜庆胜,计时鸣,张利.基于计算机视觉的机械零件平面曲线检测和识别研究[J ].机电工程,2005(7):47.樊鹏辉(硕士研究生),主要研究方向为传感器技术;杨光永(副教授),主要研究方向为传感器技术㊁机器人技术;程满(硕士研究生),主要研究方向为A G V 路径规划;刘叶(硕士研究生),主要研究方向为电机控制;徐天奇(教授),主要研究方向为传感器技术㊁自动化㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2020-09-11) 新型同步系统的研究[J ].光子学报,2002(3):381383.[2]D T i a n ,G Y a n g .D e s i g n a n d d e v e l o p m e n t o f a m i n i a t u r e d i gi t a l d e l a y g e n e r a t o r f o r l a s e r i n d u c e d b r e a k d o w n s p e c t r o s c o p y[J ].I n s t r u m e n t a t i o n s c i e n c e &t e c h n o l o g y,2015(43):115124.[3]S Z h a o l i n ,L N a n ,W Y i n a n .H i g h r e s o l u t i o n p r o gr a mm a b l e d i g i t a l d e l a y g e n e r a t o r d e s i gn a n d r e a l i z a t i o n [C ]//2010I n -t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n I n t e l l i g e n t S y s t e m D e s i gn a n d E n -g i n e e r i n g A p p l i c a t i o n I E E E C o m p u t e r S o c i e t y,2010.[4]C L F e n g ,L G a o ,J H L i u .L a s e r m a s s s p e c t r o m e t r yf o r o n -l i n e d i ag n o s i s o f r e a c t i v e p l a s m a s w i th m a n y s p e ci e s [J ].R e -v i e w o f S c i e n t i f i c I n s t r u m e n t s ,2011(6):261434.[5]S V K o v t o u n ,R D E n gl i s h ,R J C o t t e r .M a s s c o r r e l a t e d a c c e l -e r a t i o n i n a r e f l e c t r o n MA L D I T O F m a s s s pe c t r o m e t e r :A n a p p r o a c hf o r e n h a n c e d r e s o l u t i o n o v e r a b r o a d m a s s r a ng e [J ].J o u r n a l o f th e A m e ri c a n S o c i e t y f o r M a s s S p e c t r o m e t r y,2002(13):135143.[6]邱有刚,黄建国,李力.基于F P G A 数字延迟单元的实现和比较[J ].电子测量技术,2011,34(9):6568.[7]马艳喜.数字延时器A D 9501的性能及其应用[J ].电子元器件应用,2002,4(11):2728.陈泽洋,主要研究方向为快点子学与离子光学㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2020-08-19)。
基于PLD的纳秒级脉冲发生器
基于PLD的纳秒级脉冲发生器
林文富
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2007(30)13
【摘要】利用复杂可编程逻辑器件(PLD)集成度高、可靠性强及工作速度快的优点,设计了一种纳秒脉冲信号发生器,该发生器可以控制脉冲的输出和实现多路脉冲宽度输出.详细叙述了该发生器的工作原理和具体硬件设计,利用ISE 6.0+MoldeSim 5.7SE软件进行波形仿真,制作硬件电路版和并通过验证.设计采用了100MHz的时钟,得到各种不同宽度的脉冲输出,最小脉冲宽度为19.8 ns,上升沿为9.7 ns.
【总页数】3页(P58-59,62)
【作者】林文富
【作者单位】中山大学,理工学院,广东,广州,510275
【正文语种】中文
【中图分类】TN4
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1.TOF-SIMS纳秒级脉冲发生器的设计 [J], 孙玉桥;邱春玲;杨光;李春生
2.基于CPLD的纳秒级微细电化学加工脉冲电源的研究 [J], 郝卫昭;赵万生;王丹;蒋毅
3.一种简易的超宽带纳秒级脉冲发生器设计 [J], 赵红梅;马琳琳;崔光照
4.基于FPGA全固态纳秒级脉冲发生器设计 [J], 彭文邦;于虹;钱国超;李亚宁;韦根
原
5.一种纳秒级高压脉冲发生器的研制 [J], 邓桃;吴广宁;周凯;吴建东
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点 是 工 作 脉 冲 的 温 度 漂 移 比较 大 ， 定 不 方 便 等 。数 字 方 法 设
通 常 采 用 计 数 器 ， 典 型 的 有 Ｉ ＴＥ ０２ ５ ， 是 Ｉ Ｅ 最 Ｎ １ Ｃ４它 ． ８ ＮＴ Ｌ公
司８ ０年 代 推 出 的 ， 内 部 有 ３个 ｌ 其 ６位 计 数 器 ， 高 工 作 频 最
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２０ 年第３ ０２ 期
分 析 仪 器
１ ３
可 编 程 器 件 在 纳 秒 级 多 通 道 数 字 延 迟 ／ 冲发 生 器 中 的应 用 脉
高 辉 陈文 通 王 金祥 王 卫兵 李 为 民 盛六 四
（ 国 科 学 技 术 大 学 国家 同 步 辐 射 实 验 室 ， 肥 ， ３ ０ ９ 中 合 ２ ０２ ）
的 数 字 延 迟 脉 冲 发生 器 Ｄ ５ ５ ， 能 同 时 提 供 ４路 延迟 输 Ｇ ３… 它
出（ 宽 不 可 调 节 ） 每 路 最 小 可 编 程 的 步 长 是 ５ ｓ 如 果 要 脉 ， ｐ。
求 调 节 脉 冲 宽 度 ， Ｇ５ ５只 能 提 供 两 路 信 号 ， 需 要 更 多 路 Ｄ ３ 如 的信号 ， 只能 通 过 多 台 ；３ ５ ５级 联 来 实 现 。 因 此 实 验 中 仅 用一 台 Ｄ ３ Ｇ５ ５常 常 不 能 满 足 需 要 ， 对 经 费 紧 张 的 科 研 部 但 门来 说 要 增 添 设 备 困 难 很 大 。 为 此 我 们 采 用 可 编 程 逻 辑 器 件 设 计 了 多 通 道 数 字 延 迟 脉 冲 发 生 器 系 统 。 该 系 统 可 提 供 ５ Ｔ 路 ＴＬ脉 冲 输 出 ， 驱 动 ５ Ｑ 负 载 ， 出 脉 冲 宽 度 、 时 能 ０ 输 延 以 及系 统 工 作 频 率 均 可 通 过 Ｐ Ｃ机 和 仪 器 面 板 键 盘 调 整
互 联 线 资 源 组 成 ， 两 者 的 使 用 场 合 有 所 不 同 。Ｆ Ｇ 的 逻 但 Ｐ Ａ 辑块扇人 小 ， 能 实现 输 入 变量 比较 少 的逻 辑 功能 ；Ｐ Ｄ 只 Ｃ Ｌ
如 ， 利 用 飞行 时 间 质 谱 仪 （ Ｏ ） 行 原 子 分 子 物 理 或 化 学 在 Ｔ Ｆ进
物 理 实 验 中 ， 要 按 照 设 定 的 时 间 顺 序 ， 制 放 气 阀 、 光 需 控 激
器 、 冲电源 、 态数 据记 录仪 等设 备 的 启 动和 停 止时 间 ： 脉 瞬 目前 国外 同 类 实 验 中应 用 较 多 是 Ｓ ａ ｄｏｄ Ｒ ｓ ｒｈＳ ｓｅ ｔｎ ｆｒ ｅｅ ｃ ｙ ｔ ａ ｍｓ 图 １ 延 迟 脉 冲 发 生 器 的 典 型 输 出 信 号
率 是 ｌ ＭＨｚ 因此 最 大 计 时 长 度 是 ６ ５ ． ， 最 小 细 分 步 ０ ， ５３５ｓ而 长 是 ｌＯ ｓ Ｏ ｎ 。本 系 统 设 计 要 求 达 到 秒 级 计 时 ， 要 较 长 位 数 需
的 汁数 器 ， 因此 要 有 多 个 ８ Ｃ ４级 联 才 能 达 到 要 求 ， 这 样 ２５ 但
所 示 。Ｃ Ｈ０是 基 准 信 号 ， 它 通 道 Ｃ （ 系 统 ｎ为 ｌ ４ 其 Ｈｎ 本 ～ ） 的 延 迟 （ ｅ ｙ 指 该 路 输 出信 号 上 升 沿 相 对 于 Ｃ ０上 升 沿 Ｔｄｌ ） ａ Ｈ 的 时 间 。Ｃ Ｈ０信 号 的 周 期 （ ｃ ） 正 脉 冲 宽 度 、 Ｈｎ信 号 Ｔｃ ｌ 和 ｙ ｅ Ｃ
采 用 数 字 和 模 拟 两 种 方 法 都 可 以 实 现 延 迟 脉 冲 发 生 器 的 功 能 。模 拟 方 法 主 要பைடு நூலகம்采 用 一 些 单 稳 态 触 发 器 （ ４ Ｓ ２ 、 ７ Ｌ ２ ｌ
４９ Ｎ ５５ 、 阻 、 容来改变工 作脉 冲的延迟 和 脉宽 ， ０ ８、 Ｅ ５ ） 电 电 缺
做的结果 是系统过 于庞大 ， 加 了功耗 和 重量 。通过 分 析 ， 增
本 系 统 选 用 可 编 程 逻 辑 器 件 （ Ｐ Ｄ） 可 编 程 数 字 延 迟 线 Ｃ Ｌ 和
２ 系统 硬 件
多 通 道 数 字 延 迟 脉 冲 发 生 器 系 统 要 求 能 够 产 生 ５路 延
（ Ｄ ５ １实 现 系 统 的 设 计 要 求 。 Ａ ９０ ）
关 键 字 可 编 程 逻 辑 器 件 可 编 程 数 字 延 迟 线 脉 冲 发 生 器 。
引 言
在 科 学 研 究 、 信 、 子 和 自动 控 制 系 统 中 ， 常 需 要 精 通 电 经
确 定 时 的 多 路 数 字 脉 冲 作 为 测 试 信 号 或 时 序 控 制 信 号 。 例
Ｃ Ｌ 的 规 模 最 高 可达 百 万 门 数 量 级 ， 个 芯 片 可 以 实 现 以 ＰＤ 一 往 需 要 多 片 ７ ／０系 列 芯 片 才 能 完 成 的 功 能 ， 些 芯 片 中 还 ４８ 有 集 成 了微 控 制 器 。 Ｆ Ｇ 和 Ｃ Ｌ 都 是 由 可 编 程 逻 辑 块 的 ＰＡ ＰＤ
摘
要
研 制 了 用 于 飞 行 时 间 质 谱 仪 （ ＯＦ 的 多 通 道 数 字 延 迟 ／ 冲 发 生 器 系 统 。介 绍 了 复 杂 可 编 程 器 件 Ｔ ） 脉
（ Ｐ Ｄ） 可 编 程 数 字 延 迟 线 （ Ｉ ０ ） 系统 中 的 应 用 。讨 论 了 高 速 数 字 系 统 中 的 定 时误 差 问 题 。 该 系 统 的 延 迟 分 ＣＬ 和 Ａ Ｎ５ １在 辨 率 达 ｌ ｓ脉 冲 宽 度 分 辨 率 为 ｌＯ ｓ可 同 时控 制 五 台 设 备 工 作 。 ｎ， Ｏ ｎ，
２ １ 可 编 程 逻 辑 器 件 ．
现场 可 编 程 门 阵 列 （ Ｐ Ｆ ＧＡ） 复 杂 可 编 程 逻 辑 器 件 、 （ Ｐ Ｉ） 目前 发 展 比较 快 的 两 种 可 编 程 逻 辑 器 件 。 Ｆ ＧＡ、 Ｃ Ｌ）是 Ｐ
时 、 宽可编 程数 字脉 冲信 号 ， 典 型输 出信号 模 式如 图 ｌ 脉 其