Генератор наносекундних імпульсів

Представляємо дуже простий генератор наносекундних імпульсів, який може бути використаний для вивчення явищ, пов’язаних з вимірюваннями електричних імпульсів під час тестування відгуку високошвидкісних ланцюгів — підсилювачі осцилографа, кабелі антен і т. Д.

Схема генератора імпульсів нс

Основною перешкодою для тестування цих генераторів (їх англійське скорочення — TDR) зазвичай є відсутність доступу або володіння заводським вимірювальним приладом, адже таке обладнання не є дешевим і доступним. Але зробивши дійсно невеликі витрати, можна самим побудувати таку вимірювальну систему. Так що для неї потрібно? Зрозуміло, осцилограф, переважно цифровий (хоча і не обов’язково) з мінімальною пропускною здатністю 60 МГц (500 Мс -1 ГГц / с) і джерелом імпульсів з часом наростання не більше 1 нс і тривалістю 1-2 нс. Вважаємо у кожного радіоаматора є такий осцилограф, тому залишається питання: як зробити такий генератор імпульсів?

опис пристрою

Вся схема заснована на двох блоках. Перший блок являє собою DC-DC перетворювач і він побудований з використанням мікросхеми LT1073, другий блок являє собою генератора на базі транзистора 2N2369A від Моторола. Інвертор об’єкта подає змінну напругу, яка потім підвищується в ланцюзі умножителя діодного напруги (діоди D1-D3) до значення 90 В. Потім з цим напругою працює імпульсна генераторная схема.

Мікросхема LTC1073 використовується для отримання напруги + 90 В. Якщо знайти її проблема або купити занадто дорого — ця частина схеми може бути замінена іншим перетворювачем, наприклад побудованим на ne555 або mc34096a.

Схема харчується через резистора 1MOM (R5), який подає напругу безпосередньо на транзистор і конденсатор 2PF (C2) — коли він заряджається до напруги близько 50 В (UCE для 2n2369 становить близько 40 В) викликається короткий пробою переходу К-Е транзистора T1 і виникає імпульс (явище лавинного пробою).

Цей повторюється кожні 10 мкс. Тепер, зверніть увагу на номінал транзистора — 2N2369A, не кожен транзистор тут буде працювати, багато інших транзистори просто не хотіли функціонувати.

Вихідний опір точно налаштовується на 50 Ом за допомогою резистора емітера. Якщо хтось хоче протестувати кабелі з різними імпеданс, треба підібрати значення резисторів R2, R3 для опору кабелю (наприклад, 75 Ом (2 × 150)).

Джерело живлення і корпус


Друкована плата генератора дуже маленька, на 42 × 18 мм. Сама схема може харчуватися напругою від 1,5 до 3 В, в даному випадку використовувалася літієва батарея CR2450. Весь генератор споживає 5 мА і використовуючи пристрій протягом року, напруга батареї залишається на рівні 3 В. Звичайно, якщо хтось буде використовувати його інтенсивно, батарея швидко перестане швидко забезпечувати необхідну напругу.

Як бачите на малюнках нижче, зібраний пристрій дійсно мало і має загальний розмір 12x4x2,5 см. На малюнку показаний модуль генератора, перемикач, світлодіод, що позначає включення джерела живлення і гніздо з батареєю CR2450.


Вимірювання наносекундних імпульсів

Нижче наведені результати вимірювання. Перший вимір показує генерується імпульс, вимір часу наростання близько 13,3 нс, обмеженою ширини смуги осцилографа (200 МГц), загальна тривалість імпульсу становить близько 2,5 нс. Генератор, який вимірюється на осцилографі з пропускною здатністю 2 ГГц (10 GS), показав Tr = 280 pS і загальну тривалість імпульсу 1 нс.

Іншим є вимір відкритого коаксіальногокабелю з коефіцієнтом укорочення 0,66 (коефіцієнт укорочення — це значення, якщо електромагнітна хвиля «працює» повільніше в даному середовищі по відношенню до вакууму) кабель RG 178. Загальна виміряний час складає 17 нс, щоб розрахувати час поширення, це значення має бути розділено на 2 (час для досягнення відображення і повернення сигналу), яке ми отримуємо, так що 8,5 нс, тепер цього достатньо, щоб помножити на швидкість світла (точніше, електромагнітну хвилю) і за коефіцієнтом укорочення кабелю, тобто 0,66. Після розрахунків отримуємо результат довжини кабелю, що дорівнює 1,67 м (фактична довжина кабелю складає 1,7 м), тому помилка вимірювання складає близько 2%.

Останній вимір стосується установки антенного кабелю. Аналогічно тут відображення в кінці і хвилястості в середині вимірювання. Розраховані відстані представляють собою відповідно роз’єм на відстані 2,2 м і громовідвід на відстані 5,5 м і, нарешті, антену на відстані 9,2 м (ці вимірювання також точні до 3%).

Якщо відображення вище осі, це означає що кабель розірваний, тобто імпеданс >50 Ом (щодо вихідного імпедансу генератора), якщо під віссю — коротке замикання або імпеданс <50 Ом. Вимірювання дійсно точне і показує будь-які відхилення від опору кабелю, включаючи вологу, пошкодження, вигини і так далі.

Ссылка на основную публикацию