寬帶放大器穩(wěn)定時(shí)間的測(cè)量

　　實(shí)際測(cè)量

　　一個(gè)可以測(cè)量寬帶放大器穩(wěn)定時(shí)間的電路具有了經(jīng)典方法的特性，不過(guò)還表現(xiàn)出了某些新東西（圖3）。示波器通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)連接到穩(wěn)定點(diǎn)。通過(guò)從輸入脈沖觸發(fā)一個(gè)延遲脈沖發(fā)生器，可確定開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。延遲脈沖發(fā)生器的時(shí)序安排是，穩(wěn)定接近完成時(shí)才閉合開(kāi)關(guān)。用這種方式，可以從時(shí)間和波幅兩個(gè)方面采樣進(jìn)入的波形。示波器上沒(méi)有任何后臺(tái)動(dòng)作；因此也不會(huì)出現(xiàn)示波器過(guò)驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題。

　　開(kāi)關(guān)是在放大器的匯總節(jié)點(diǎn)上，用輸入脈沖控制。這個(gè)開(kāi)關(guān)通過(guò)一個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)電阻，門控進(jìn)入放大器的電流。這種方案消除了對(duì)平頂脈沖發(fā)生器的需求，不過(guò)開(kāi)關(guān)必須足夠快速，并且沒(méi)有驅(qū)動(dòng)效應(yīng)。

　　要更詳細(xì)的話，可將延遲脈沖發(fā)生器分離成為一個(gè)延遲部分和一個(gè)脈沖發(fā)生器，從而可以分別改變它們（圖4）。示波器的輸入端有一部分用于補(bǔ)償穩(wěn)定時(shí)間測(cè)量路徑的傳播延遲。同樣，其它延遲也補(bǔ)償了采樣門的脈沖發(fā)生器傳播延遲。這個(gè)延遲產(chǎn)生了一個(gè)脈沖的相位提前版，它觸發(fā)待測(cè)放大器去驅(qū)動(dòng)采樣門的脈沖發(fā)生器。這種方案做到了采樣門與脈沖發(fā)生器傳播延遲的無(wú)關(guān)性，從而改進(jìn)了最小可測(cè)安全時(shí)間。

　　圖4電路最突出的新東西是二極管橋開(kāi)關(guān)以及乘法器IC。二極管橋與匹配的低電容肖特基二極管與高速驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，得到明確的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。這個(gè)橋快速地切換進(jìn)入放大器匯總點(diǎn)的電流，穩(wěn)定時(shí)間在1 ns內(nèi)。對(duì)地箝位的二極管可防止過(guò)高的橋驅(qū)動(dòng)擺幅，保證沒(méi)有不理想的輸入脈沖特性。

　　對(duì)采樣門乘法器IC有嚴(yán)格的要求。它必須有準(zhǔn)確的通帶信號(hào)路徑信息，而不會(huì)帶入特殊的成分，尤其是對(duì)那些源于提供采樣門脈沖的開(kāi)關(guān)指令通道。FET或采樣二極管橋可能是采樣的常見(jiàn)選擇。但FET有寄生的柵極-通道間電容，會(huì)在信號(hào)路徑中產(chǎn)生較大的柵極驅(qū)動(dòng)饋通。在幾乎所有FET中，這種饋通多數(shù)時(shí)候都大于觀測(cè)的信號(hào)，會(huì)帶來(lái)示波器過(guò)載，掩蓋了開(kāi)關(guān)的作用。二極管橋好一些；消除它的小寄生電容較簡(jiǎn)單，并且其對(duì)稱的差分結(jié)構(gòu)可獲得低的饋通。但是，橋需要作DC和AC修整，還要復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)與支持電路。

　　為避免這些問(wèn)題，采樣門乘法器IC用作一個(gè)有低饋通的寬帶高分辨率開(kāi)關(guān)。這種方案最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以將開(kāi)關(guān)控制通道保持在帶內(nèi)。轉(zhuǎn)換速率保持在乘法器IC的250MHz通帶內(nèi)門開(kāi)關(guān)。乘法器寬的帶寬意味著總能控制開(kāi)關(guān)指令的轉(zhuǎn)換，不存在帶外的響應(yīng)，這大大減少了饋通和寄生效應(yīng)。

　　穩(wěn)定時(shí)間的電路

　　你可以通過(guò)一個(gè)反相器A的延遲網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)由類似反相器C構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)級(jí)，用輸入脈沖切換輸入橋（圖5）。延遲補(bǔ)償了采樣門控脈沖發(fā)生器的延遲響應(yīng)。這一步確保了在放大器待測(cè)轉(zhuǎn)換時(shí)間結(jié)束后，立即出現(xiàn)采樣門的脈沖。延遲范圍的選擇使采樣門脈沖可以出現(xiàn)在放大器轉(zhuǎn)換前。這種性能在正常工作時(shí)是沒(méi)有用的，雖然它可以保證你總能捕捉到穩(wěn)定間隔。

　　C反相器構(gòu)成了一個(gè)非反相驅(qū)動(dòng)級(jí)，用于二極管橋的切換。通過(guò)各種調(diào)整，可以優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器的輸出脈沖形態(tài)（見(jiàn)附文2“穩(wěn)定時(shí)間電路的修正過(guò)程”）。這種方案為二極管橋提供了一個(gè)干凈而快速的脈沖。高保真的脈沖不會(huì)有無(wú)阻尼的成分。它能防止產(chǎn)生輻射和破壞性的地電流，避免降低測(cè)量噪聲背景的等級(jí)。驅(qū)動(dòng)器還激活B反相器，它為示波器提供一個(gè)時(shí)間相關(guān)的輸入級(jí)。

　驅(qū)動(dòng)器的輸出脈沖通過(guò)1N5712二極管箝位的正向壓降，以不到1ns的時(shí)間轉(zhuǎn)換。這個(gè)轉(zhuǎn)換使二極管橋產(chǎn)生了一個(gè)幾乎瞬時(shí)的切換。干凈的穩(wěn)定電流進(jìn)入放大器待測(cè)匯總點(diǎn)，產(chǎn)生了一個(gè)成比例的放大器輸出動(dòng)作。用一只拉至-5V的1kΩ電阻，為放大器的匯總點(diǎn)建立一個(gè)負(fù)偏流。該電流與輸入電流級(jí)相結(jié)合，產(chǎn)生一個(gè)-2.5V?+2.5V的放大器輸出轉(zhuǎn)換。這個(gè)放大器輸出再送至一個(gè)偏置在5V的分壓器。調(diào)整電位器至一個(gè)標(biāo)稱500Ω值，使得當(dāng)待測(cè)放大器轉(zhuǎn)換到-2.5V時(shí)，由兩只肖特基二極管箝位的結(jié)點(diǎn)電壓轉(zhuǎn)換為0V。緩沖放大器卸載這個(gè)箝位穩(wěn)定結(jié)點(diǎn)，為AD835乘法器IC提供穩(wěn)定時(shí)間信號(hào)。

　　進(jìn)入乘法器IC的其它信號(hào)路徑使用一只20kΩ的電位器，設(shè)定輸入脈沖的延遲時(shí)間。這個(gè)電位器饋送至三個(gè)比較器，用一只2kΩ電位器設(shè)定延遲脈沖寬度。這一步設(shè)定了采樣門的導(dǎo)通時(shí)間。Q1級(jí)使采樣門的脈沖成為一個(gè)干凈而快速的上升時(shí)間。這種技術(shù)為采樣門的乘法器IC提供了純凈、已校正幅度的on/off切換指令。適當(dāng)?shù)牟蓸娱T脈沖延遲設(shè)置意味著示波器在穩(wěn)定時(shí)間徹底結(jié)束前，不會(huì)看到任何輸入，從而消除了示波器過(guò)驅(qū)問(wèn)題。通過(guò)調(diào)整采樣窗口的脈沖寬度，可以觀測(cè)到所有剩余的穩(wěn)定動(dòng)作。這種方式下，示波器的輸出是可靠的，可以獲得有意義的數(shù)據(jù)。

　性能結(jié)果

　　電路的工作性能很好（圖6）。軌跡A是時(shí)間校正后的輸入脈沖，軌跡B是放大器的輸出，而軌跡C是采樣門的脈沖，軌跡D是穩(wěn)定時(shí)間的輸出。在說(shuō)明波形的位置時(shí)，要注意軌跡B相對(duì)于時(shí)間校正后的軌跡A有時(shí)滯。這種時(shí)滯說(shuō)明了軌跡B在軌跡A前的虛假動(dòng)作。當(dāng)采樣門的脈沖升高時(shí)，采樣門作整齊的切換。您可以方便地觀測(cè)到放大器擺動(dòng)的最后20 mV。另外還可以看到整個(gè)振鈴時(shí)間，以及放大器很好地穩(wěn)定到一個(gè)最終值。

　　當(dāng)采樣門的脈沖變低時(shí)，采樣門只需要2 mV的饋通就可關(guān)閉。任何時(shí)候都不會(huì)出現(xiàn)其它動(dòng)作，永遠(yuǎn)不會(huì)使示波器過(guò)載。