超短波頻段脈沖產(chǎn)生器的設(shè)計(jì)及硬件實(shí)現(xiàn)

2 具體電路實(shí)現(xiàn)
利用Agilent的ADS2006A對(duì)電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，理想沖激脈沖發(fā)生器由激勵(lì)信號(hào)源，微分網(wǎng)絡(luò)，零偏置放大電路組成，如圖2所示。

激勵(lì)信號(hào)源為TTL電平的方波信號(hào)Vin，上升沿和下降沿均為1 ns，激勵(lì)信號(hào)寬度為400 ns。微分網(wǎng)絡(luò)由RC時(shí)間常數(shù)比輸入脈沖持續(xù)時(shí)間少很多的高通電路組成。這種電路用來(lái)將加于輸入端的方波電壓變?yōu)檎?fù)的尖峰電壓輸出。因?yàn)檩敵鲭妷罕硎玖溯斎腚妷旱淖兓?，所以這個(gè)變化過(guò)程叫作微分。微分電路設(shè)計(jì)的兩個(gè)重點(diǎn)：τ＜＜t外加／10，以獲得良好的沖激響應(yīng)；對(duì)電阻R進(jìn)行合理的取值以獲得足夠大的電壓幅度。在此設(shè)計(jì)中，C1=3 pF，R=120 Ω，時(shí)間常數(shù)τ=RC=3×10-12×120=3．6 ns。

零偏置放大網(wǎng)絡(luò)采用單級(jí)晶體管共射放大電路，BJT采用的是infineon公司的BFP450，因?yàn)橐狗糯箅娐窞V去負(fù)脈沖，所以必須使晶體管工作在截止區(qū)和放大區(qū)的臨界點(diǎn)。設(shè)計(jì)單級(jí)晶體管放大電路的步驟是先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)。通過(guò)ADS對(duì)BFP450進(jìn)行直流工作點(diǎn)測(cè)試，找到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。在零偏置放大電路中，R2和微分電路中的R1共同構(gòu)成了分壓式直流通路。
根據(jù)BFP450的datasheet得知最大基極電流IBB=10 mA，最大集電結(jié)電壓為VCE=15 V，所以掃描范圍為：IBB=20～100μA，步進(jìn)為10μA。VCE=0～10 V，步進(jìn)為O．1 V。將BFP450的Spice模型導(dǎo)入ADS中，得到靜態(tài)工作點(diǎn)掃描結(jié)果，如圖3所示。

從掃描結(jié)果中可以看出，對(duì)于IBB20μA，都可以認(rèn)為晶體管進(jìn)入了截止區(qū)。同時(shí)在設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，盡量使電路有一個(gè)較大范圍的線性放大區(qū)，這樣更有利于脈沖的放大。所以選取的試驗(yàn)條件為：VCE=4～5V，步進(jìn)0.1V。VCE=500～600mV，步進(jìn)20mV。在此范圍內(nèi)，根據(jù)公式：

推導(dǎo)出R2=1 kΩ，R4=1 kΩ。再將阻值帶回偏置電路中，得到靜態(tài)工作點(diǎn)為IBB=14．96 μA，Ic=23．77μA，VBE=534．1 mV，VCE=4．976 V。理想沖激脈沖成型網(wǎng)絡(luò)的各級(jí)輸出如圖4所示。

從輸出結(jié)果來(lái)看，基本達(dá)到了預(yù)期結(jié)果，提取出了正向微分信號(hào)，并倒相放大到5 V，拖尾振蕩很小。