申请/专利权人：华东师范大学

申请日：2018-09-29

公开（公告）日：2024-01-09

公开（公告）号：CN108988829B

主分类号：H03K3/353

分类号：H03K3/353;H04B1/717

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.09#授权;2019.01.04#实质审查的生效;2018.12.11#公开

摘要：本发明公开了一种高速随机信号脉冲驱动器，包括CML信号转换电路、脉冲产生模块、数字信号处理模块、温度传感器模块、数字模拟转换模块及大功率高速开关模块；本发明采用CML信号转换电路，将外部输入的三路差分正弦信号转换成三路方波信号输入到脉冲产生模块；将用户的电压设置值由数字信号处理模块转换成内控信号输入到脉冲产生、数字模拟转换模块，最后，由数字信号处理模块产生四路控制信号及数字模拟转换模块输出四路精确的电平信号到功率高速开关模块。温度传感器模块经数字信号处理模块将输出脉宽校准信号给脉冲产生模块，以校准脉宽，实现对外部输入的随机信号完成脉冲频率、宽度、电平的调节，具有自适应强且调整范围宽广的优点。

主权项：1.一种高速随机信号脉冲驱动器，其特征在于，它包括CML信号转换电路（1）、脉冲产生模块（2）、数字信号处理模块（3）、温度传感器模块（4）、数字模拟转换模块（5）及大功率高速开关模块（6），所述CML信号转换电路（1）与脉冲产生模块（2）连接，脉冲产生模块（2）与数字信号处理模块（3）及大功率高速开关模块（6）连接，数字信号处理模块（3）与温度传感器模块（4）及数字模拟转换模块（5）连接，数字模拟转换模块（5）与大功率高速开关模块（6）连接；所述数字信号处理模块（3）上连接电脑SPI接口，用户的电压设置值通过电脑SPI接口输入到数字信号处理模块（3），数字信号处理模块（3）将其转换成内控信号输入到脉冲产生模块（2）以及数字模拟转换模块（5）；所述CML信号转换电路（1）由外部输入三路差分正弦信号，CML信号转换电路（1）将三路差分正弦信号转换为三路方波信号并输入到脉冲产生模块（2），脉冲产生模块（2）在接收数字信号处理模块（3）的内控信号后产生四路控制信号输送到大功率高速开关模块（6），数字模拟转换模块（5）在接收到来自数字信号处理模块（3）的电压设置值后，将输出四路精确的电平信号到功率高速开关模块（6）；所述温度传感器模块（4）将工作温度的模拟量转换为数字量输送给数字信号处理模块（3），数字信号处理模块（3）将结合温度数据输出一内控的脉宽校准信号给脉冲产生模块（2），调整脉冲产生模块（2）的输出脉宽；所述的CML信号转换电路（1）由电流镜负载共源放大器、整形电路及上升沿同步电路构成；所述电流镜负载共源放大器为三组且结构相同，其中一组由场效应管M0、场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、场效应管M5以及电阻R0、电阻R1构成，其中，电阻R0、电阻R1的一端与场效应管M2、场效应管M3的栅极连接，电阻R0、电阻R1的另一端与地连接，场效应管M2的漏极与场效应管M0的漏极连接，场效应管M3的漏极与场效应管M1的漏极连接，场效应管M0的栅极与场效应管M0的漏极连接，场效应管M0、场效应管M1的源极连接置电源电压VDD，场效应管M2、场效应管M3的源极连接至设备内部电流源；所述外部输入的三路差分正弦信号输入到CML信号转换电路（1）上场效应管M2、场效应管M3的栅极，电流镜负载共源放大器的第一级放大的信号通过场效应管M1的漏极输出，进入整形电路中场效应管M4、场效应管M5的栅极；所述整形电路为三组且结构相同，其中一组由场效应管M4、场效应管M5及电阻R2构成，其中，场效应管M4、场效应管M5的栅极与栅极连接，场效应管M4、场效应管M5的漏极与漏极连接构成反相器结构，同时场效应管M4、场效应管M5的栅极以及场效应管M4、场效应管M5的漏极之间跨接电阻R2形成自偏置结构；其余两组电流镜负载共源放大器分别由场效应管M10、场效应管M11、场效应管M12、场效应管M13、电阻R3、电阻R4及场效应管M18、场效应管M19、场效应管M20、场效应管M21以及电阻R6、电阻R7构成；其余两组整形电路由场效应管M14、场效应管M15、电阻R5及场效应管M22、场效应管M23、电阻R8构成；所述同步电路由场效应管M6、场效应管M8、场效应管M16、场效应管M17、场效应管M24、场效应管M27、场效应管M7、场效应管M9、场效应管M26及场效应管M25构成，其中，场效应管M6、场效应管M8、场效应管M16、场效应管M17、场效应管M24及场效应管M27的栅极与整形电路中的场效应管M14、场效应管M15的漏极连接，场效应管M7的源极与场效应管M6的漏极连接，场效应管M7的漏极与场效应管M6的源极连接，场效应管M8的源极与场效应管M9的漏极连接，场效应管M8的漏极与场效应管M9的源极连接，采用对称结构，场效应管M24的源极与场效应管M25的漏极连接，场效应管M24的漏极与场效应管M25的源极连接，场效应管M26的源极与场效应管M27的漏极连接，场效应管M26的漏极与场效应管M27的源极连接；场效应管M17和场效应管M16的栅极相连，场效应管M16的源极接电源电压VDD，场效应管M16的漏极与场效应管M17的漏极相连，场效应管M17的源极接地，场效应管M7、场效应管M9、场效应管M25及场效应管M26的栅极与场效应管M16的漏极相连接；由场效应管M8、场效应管M17、场效应管M26的漏极产生三路方波信号并输入到脉冲产生模块（2）。

全文数据：一种高速随机信号脉冲驱动器技术领域[0001]本发明涉及信号驱动技术领域，用于超宽带系统的发射端中，尤其是一种高速随机信号脉冲驱动器。背景技术[0002]超宽带技术是一种新型的无线通信技术。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。[0003]超宽带UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输，近年来国外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位，类似的产品有国内清华大学研发的LocalSense无线定位系统。随着超宽带技术的发展，现有技术的脉冲驱动器存在驱动器工作频率低、产生脉冲宽且不精确、输出电平不可调的问题，如何设计一种可直接调制很陡的上升与下降时间的冲激脉冲，使得脉冲频率、宽度、电平均可调节的信号脉冲驱动器将显得十分必要。发明内容[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种高速随机信号脉冲驱动器，它采用由电流镜负载共源放大器、整形电路及上升沿同步电路构成的CML信号转换电路，将外部输入的三路差分正弦信号转换成三路方波信号输入到脉冲产生模块;将用户的电压设置值由数字信号处理模块转换成内控信号输入到脉冲产生模块及数字模拟转换模块，最后，由数字信号处理模块产生四路控制信号及数字模拟转换模块输出四路精确的电平信号到功率高速开关模块，通过温度传感器模块输送工作温度信号经数字信号处理模块输出一内控的脉宽校准信号给脉冲产生模块，以调整脉冲产生模块的输出脉宽，实现对外部输入的随机信号完成脉冲频率、宽度、电平的调节，具有结构简单、调整快速便捷且调整范围宽广的优点。[0005]实现本发明目的的具体技术方案是：种问速随机彳曰可脉冲驱动器，特点是它包括CML伯号转换电路、脉冲产生模块、数字信号处理模块、温度传感器模块、数字模拟转换模块及大功率高速开关模块，所述CML信号转换电路与脉冲产生模块连接，脉冲产生模块与数字信号处理模块及大功率高速开关模块连接，数字信号处理模块与温度传感器模块及数字模拟转换模块连接，数字模拟转换模块与大功率高速开关模块连接；所述数字信号处理模块上连接电脑spi接口，用户的电压设置值通过电脑SPI接口输入到数字信号处理模块，数字信号处理模块将其转换成内控信号输入到脉冲产生模块以及数字模拟转换模块；所述CMLfe号转换电路由外部输入三路差分正弦信号，CML信号转换电路将三路差分正弦信号转换为三路方波信号并输入到脉冲产生模块，脉冲产生模块在接收数字^号处理模块的内控信号后产生四路控制信号输送到大功率高速开关模块，数字模拟转换模块在接收到来自数字信号处理模块的电压设置值后，将输出四路精确的电平信号到功率高速开关模块；所述温度传感器模块将工作温度的模拟量转换为数字量输送给数字信号处理模块，数字信号处理模块将结合温度数据输出一内控的脉宽校准信号给脉冲产生模块，调整脉冲产生模块的输出脉宽。[0006]所述的CML信号转换电路由电流镜负载共源放大器、整形电路及上升沿同步电路构成。[0007]所述电流镜负载共源放大器为三组且结构相同，其中一组由场效应管M0、场效应管Ml、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、场效应管M5以及电阻R0、电阻R1构成，其中，电阻R0、电阻R1的一端与场效应管M2、场效应管M3的栅极连接，电阻R0、电阻R1的另一端与地连接，场效应管M2的漏极与场效应管M0的漏极连接，场效应管M3的漏极与场效应管Ml的漏极连接，场效应管M0的栅极与场效应管M0的漏极连接，场效应管M0、场效应管Ml的源极连接置电源电压VDD，场效应管M2、场效应管M3的源极连接至设备内部电流源。[000S]所述外部输入的三路差分正弦信号输入到CML信号转换电路上场效应管M2、场效应管M3的栅极，电流镜负载共源放大器的第一级放大的信号通过场效应管M1的漏极输出，进入整形电路中场效应管M4、场效应管M5的栅极。[0009]所述整形电路为三组且结构相同，其中一组由场效应管M4、场效应管M5及电阻R2构成，其中，场效应管M4、场效应管Mf5的栅极与栅极连接，场效应管M4、场效应管M5的漏极与漏极连接构成反相器结构，同时场效应管M4、场效应管M5的栅极以及场效应管M4、场效应管M5的漏极之间跨接电阻R2形成自偏置结构。[0010]其余两组电流镜负载共源放大器分别由场效应管M10、场效应管Mil、场效应管M12、场效应管M13、电阻R3、电阻R4及场效应管M18、场效应管M19、场效应管M20、场效应管M21以及电阻R6、电阻R7构成。[0011]其余两组整形电路由场效应管M14、场效应管M15、电阻R5及场效应管M22、场效应管M23、电阻R8构成。[0012]所述同步电路由场效应管M6、场效应管M8、场效应管M16、场效应管M17、场效应管M24、场效应管M27、场效应管M7、场效应管、场效应管M26及场效应管M25构成，其中，场效应管M6、场效应管M8、场效应管M16、场效应管M17、场效应管及场效应管M27的栅极与整形电路中的场效应管M14、场效应管Ml5的漏极连接，场效应管M7的源极与场效应管M6的漏极连接，场效应管M7的漏极与场效应管M6的源极连接，场效应管M8的源极与场效应管M9的漏极连接，场效应管M8的漏极与场效应管M9的源极连接，采用对称结构，场效应管M24的源极与场效应管M25的漏极连接，场效应管M24的漏极与场效应管M25的源极连接，场效应管M26的源极与场效应管M27的漏极连接，场效应管M26的漏极与场效应管M27的源极连接;场效应管M17和场效应管M16的栅极相连，场效应管組6的源极接电源电压VDD，场效应管M16的漏极与场效应管Ml7的漏极相连，场效应管Ml7的源极接地，场效应管M7、场效应管M9、场效应管M25及场效应管M26的栅极与场效应管M16的漏极相连接；由场效应管M8、场效应管M17、场效应管M26的漏极产生三路方波信号并输入到脉冲产生模块。[0013]所述的脉冲产生模块由场效应管似8、场效应管M29、场效应管M30、场效应管M31、物=eM乂、功欢应官M33、场效应管船4、场效应管M：35、场效应管船6、延时单元、二四译码器、第一两巧入，门、第二两输入与门、第三两输入与门、第四两输入与门及第五两输入与门构成;所述场效应管似8作为基准电流镜，场效应管M28的漏极接外部电流源，场效应管M28的源极接地，场效应管吧8的栅极同时与场效应管似9、场效应管M；3〇、场效应管M31、场效应管M3f、场f应管M33、场效应管M34的栅极连接，场效应管M29、场效应管M30、场效应管M31、场效应管M32、场效应管M33、场效应管M34的源极均接地，场效应管M29、场效应管M30、场效应管=1、场效应管吧2、场效应管似3、场效应管M34的漏极与对应的数控开关W[0]〜W[5]的一端连接，场效应管M35的漏极与数控开关w[0]〜釘5]的另一端连接;场效应管135的漏极同时与场效应管M35、场效应管M36的栅极连接，场效应管M35、场效应管M36的源极均连接在VDD上;CML信号转换电路产生的时钟信号CLK，连接到延时单元的输入端，延时单元的输出信号连接到第一两输入与门的一个输入端;CML信号转换电路产生的时钟信号⑶!^连接到第一两输入与门的另一个输入端;CML信号转换电路产生的数据信号D〇,、D1，输入到二四译码器的输入端，二四译码器的四路输出分别连接到第二两输入与门、第三两输入与门、第四两输入与门、第五两输入与门的其中一个输入端;第一两输入与门的输出信号连接到第二两输入与门、第三两输入与门、第四两输入与门、第五两输入与门的另一个输入端；第二两输入与门、第三两输入与门、第四两输入与门、第五两输入与门的输出信号训〇、3¥1、SW2、SW3连接到大功率高速开关模块的输入端。[00M]本发明采用由电流镜负载共源放大器、整形电路及上升沿同步电路构成的CML信号转换电路，将外部输入的三路差分正弦信号转换成三路方波信号输入到脉冲产生模块；将用户的电压设置值由数字信号处理模块转换成内控信号输入到脉冲产生模块及数字模拟转换模块，最后，由数字信号处理模块产生四路控制信号及数字模拟转换模块输出四路精确的电平信号到功率高速开关模块，通过温度传感器模块输送工作温度信号经数字信号处理模块输出一路内控的脉宽校准信号给脉冲产生模块，以调整脉冲产生模块的输出脉宽，实现对外部输入的随机信号完成脉冲频率、宽度、电平的调节，具有结构简单、调整快速便捷且调整范围宽广的优点。附图说明[0015]图1为本发明的结构示意图；图2为CML信号转换电路的电原理图；图3为脉冲产生模块的电原理图；图4为温度传感器模块的电原理图；图5为本发明输出的波形示意图。具体实施方式[0016]参阅图1，本发明包括CML信号转换电路1、脉冲产生模块2、数字信号处理模块3、温度传感器模块4、数字模拟转换模块5及大功率高速开关模块6,所述CML信号转换电路1与脉冲产生模块2连接，脉冲产生模块2与数字信号处理模块3及大功率高速开关模块6连接，数字信号处理模块3与温度传感器模块4及数字模拟转换模块5连接，数字模拟转换模块5与大功率1¾速开关模块6连接。[0017]所述数字信号处理模块3上连接电脑SPI接口，用户的电压设置值通过电脑⑶^妾口输入到数字信号处理模块3,数字信号处理模块3将其转换成内控信号输入到脉冲产生模块2以及数字模拟转换模块5。[0018]所述CML信号转换电路1由外部输入三路差分正弦信号，CML信号转换电路丨将三路差分正弦信号转换为三路方波信号并输入到脉冲产生模块2,脉冲产生模块2在接收数字信号处理模块3的内控信号后产生四路控制信号输送到大功率高速开关模块6,数字模拟转换模块5在接收到来自数字信号处理模块3的电压设置值后，将输出四路精确的电平信号到功率尚速开关彳吴块6。[0019]所述温度传感器模块4将工作温度的模拟量转换为数字量输送给数字信号处理模块3,数字信号处理模块3将结合温度数据输出一路内控的脉宽校准信号给脉冲产生模块2，调整脉冲产生模块2的输出脉宽。[0020]参阅图1、图2,所述的CML信号转换电路1由电流镜负载共源放大器、整形电路及上升沿同步电路构成，所述电流镜负载共源放大器为三组且结构相同，其由场效应管M0、场效应管Ml、场效应管M2、场效应管M3、以及电阻R0、电阻R1构成，其中，电阻R0、电阻R1的一端与场效应管M2、场效应管M3的栅极连接，电阻R0、电阻R1的另一端与地连接，场效应管似的漏极与场效应管M0的漏极连接，场效应管M3的漏极与场效应管Ml的漏极连接，场效应管M0的栅极与场效应管M0的漏极连接，场效应管M0、场效应管Ml的源极连接置电源电压VDD，场效应管M2、场效应管M3的源极连接至设备内部电流源。[0021]所述外部输入的三路差分正弦信号输入到CML信号转换电路1上电流镜负载的共源放大器场效应管M2、场效应管M3的栅极，电流镜负载共源放大器的第一级放大的信号通过场效应管Ml的漏极输出，进入整形电路场效应管M4、场效应管M5的栅极。[0022]所述整形电路为三组且结构相同，其由场效应管M4、场效应管M5及电阻R2构成，其中，场效应管M4、场效应管M5的栅极与栅极连接，场效应管M4、场效应管M5的漏极与漏极连接构成反相器结构，同时场效应管M4、场效应管M5的栅极以及场效应管M4、场效应管M5的漏极之间跨接电阻R2形成自偏置结构。[0023]其余两组电流镜负载共源放大器分别由场效应管M10、场效应管Mil、场效应管M12、场效应管M13、以及电阻R3、电阻R4和场效应管Ml8、场效应管M19、场效应管M20、场效应管M21、以及电阻R6、电阻R7构成。[0024]其余两组整形电路由场效应管M14、场效应管Ml5、电阻R5及场效应管M22、场效应管M23、电阻R8构成。[0025]所述同步电路由场效应管M6、场效应管M8、场效应管M16、场效应管M17、场效应管M24、场效应管M27、场效应管M7、场效应管M9、场效应管M26及场效应管M25构成，其中，场效应管M6、场效应管M8、场效应管M16、场效应管M17、场效应管M24及场效应管M27的栅极与整形电路场效应管M14、场效应管Ml5的漏极连接，场效应管M7的源极与场效应管M6的漏极连接，场效应管M7的漏极与场效应管M6的源极连接，场效应管M8的源极与场效应管M9的漏极连接，场效应管MS的漏极与场效应管M9的源极连接，采用对称结构，场效应管M24的源极与场效应管M25的漏极连接，场效应管M24的漏极与场效应管M25的源极连接，场效应管M26的源极与场效应管M27的漏极连接，场效应管M26的漏极与场效应管M27的源极连接；由同步电路场效应管M8、场效应管M17、场效应管M26的源极产生三路方波信号并输入到脉冲产生模块2。[0026]参阅图1、图3，所述的脉冲产生模块2由数控电流镜（场效应管M28〜场效应管M36、延时单元7、译码器8以及与门9构成;所述场效应管M28作为基准电流镜，场效应管M28的漏极接外部电流源，场效应管似8的源极接地，场效应管M28的栅极同时与场效应管M29〜场效应管M34的栅极连接，场效应管M29〜场效应管M34的源极均接地，场效应管M29〜场效应管M34的漏极与对应的数控开关W[0]〜W[5]的一端连接，场效应管M35的漏极与数控开关W[0]〜W[5]的另一端连接;场效应管M35的漏极同时与场效应管M35、场效应管M36的栅极连接，场效应管M35、场效应管M36的源极均连接在VDD上。实施例[0027]参阅图1、图2,本发明CML信号转换电路1由三组开环的电流镜负载共源放大器实现，当外部电路输入一路时钟正弦差分信号至CLK+-、一路高速随机正弦差分信号至D0+-、及一路高速随机正弦差分信号至D1+-后，CML信号转换电路1中的三组开环的电流镜负载共源放大器将三路正弦信号转成CLK’、D0’及D1’三路方波信号。[0028]将得到的CLK’、D0’及D1’三路方波信号输入到脉冲产生模块2,此时，CML信号转换电路1内部将进行一次同步，确保输出的三路方波信号CLK’、D0’及D1’在每个周期的上升沿均保持同步。[0029]参阅图1、图2、图3、图5,本发明脉冲产生模块2以输入的CLK’时钟方波信号为基准，生成脉冲宽度可调的窄脉冲波形，脉冲可选值为：100ps、200ps、400ps、800ps以及N电阻RZ，并结合D0、D1转换得到的数据信号DO’，D1’，产生四路控制信号（图三中SW0、SW1、SW2、SW3，控制信号SW0、SW1、SW2、SW3在一个时钟周期内，只会有一个信号是选通状态，其佘三个均为截至状态。310、8化1、8¥2、8¥3中任意一路将选通数字模拟转换模块5的一路0六：电压输出。数字模拟转换模块5中的各个DAC输出电平都可以通过数字信号处理模块3由用户在电脑SPI接口单独设置。同时，考虑到大功率设备在高频工作时温度会急剧升高，所以本发明设置了温度传感器模块4，该模块将实时监控设备的工作温度，并将工作温度的模拟量转换为数字量提供给数字信号处理模块3,数字信号处理模块3将结合温度数据输出一脉宽校准信号给脉冲产生模块2,该脉冲校准信号实质上是脉冲产生模块2中的数控电流镜的数控信号，通过改变电流大小，可以进一步准确的调整脉冲宽度。[0030]经过上述的处理，可以得到一个脉冲频率、宽度、电平均可调节的随机信号，该随机信号体现在输出信号的电平可能是四路DAC中的任意一路，同时，本发明将外部输入的随机信号转换成不同电平的脉冲信号，即对输入信号进行了电平调制，输出的脉宽不随外界温度变化，更具有实际运用价值。[0031]本发明CML信号转换电路的工作过程：参阅图1、图2,本发明的CML信号转换电路1由电流镜负载共源放大器、整形电路及上升沿同步电路构成，其中，电流镜负载共源放大器为三组且结构相同，三组电流镜负载共源放大器分别处理外界输入的CLK+_、D0+-、D1+-的正弦信号，电流镜负载的共源放大器进行高速转化后，将边沿较为平缓的平顶信号输出，之后将该信号继续传递给基于反相器的整形电路，整形电路将信号进一步整形为边沿陡峭的方波信号。[0032]考虑到输入信号本身很可能会存在不同步的情况，这样转换得到的信号也会不同步，所以此处加入了同步电路。以产生的方波时钟信号CLK’上升沿为基准，通过二次采样对DO’、D1’信号进行同步，保证最终输出的三路信号的上升沿边沿对齐。[0033]由于改进了CML信号转换电路1，消除了接入信号不同步导致设备不工作的风险。本发明中使用的场效应管均为绝缘栅型场效应管。由于三组电流镜负载共源放大器结构相同，以其中一组由场效应管M0、场效应管Ml、场效应管M2、场效应管M3、电阻R0、电阻R1构成的放大器为例，外部输入的差分信号输入到场效应管M2、场效应管M3的栅极，电阻r〇与电阻R1的一端与场效应管M2、场效应管M3的栅极连接，另一端与地连接。场效应管M2、场效应管M3的漏极将与场效应管M0、场效应管Ml的漏极连接。场效应管M0的栅极与场效应管M0的漏极连接。场效应管M0、场效应管Ml的源极连接置电源电压VDD。场效应管M2、场效应管M3的源极连接至设备内部电流源。第一级放大的信号将通过场效应管Ml的漏极输出，进入整形电路场效应管M4、场效应管M5的栅极。[0034]整形电路由场效应管M4、场效应管M5与电阻R2组成。场效应管M4、场效应管M5的栅极与栅极连接，漏极与漏极连接，构成了反相器结构，同时场效应管M4、场效应管M5的栅极以及漏极之间跨接电阻R2形成自偏置结构。[0035]其余两组电流镜负载共源放大器分别由场效应管M10、场效应管Mil、场效应管M12、场效应管M13、电阻R3、电阻R4及场效应管M18、场效应管M19、场效应管M20、场效应管M21、电阻R6、电阻R7构成。[0036]其余两组整形电路由场效应管M14、场效应管M15、电阻R5及场效应管M22、场效应管M23、电阻R8构成。[0037]在同步电路中，场效应管M14、场效应管M15的漏极将连接至场效应管M6、场效应管M8、场效应管M16、场效应管M18、场效应管M24、场效应管M27的栅极。场效应管M16、场效应管117的漏极连接至场效应管町、场效应管膽、场效应管1126、场效应管1!25的栅极。场效应管17的源极与场效应管M6的漏极连接，场效应管M7的漏极与场效应管M6的源极连接，场效应管M8的源极与场效应管M9的漏极连接，场效应管M8的漏极与场效应管M9的源极连接。采用对称结构，场效应管M24的源极与场效应管M25的漏极连接，场效应管M24的漏极与场效应管M25的源极连接，场效应管M26的源极与场效应管M27的漏极连接，场效应管M26的漏极与场效应管M27的源极连接。最终，由同步电路场效应管M8、场效应管Ml7、场效应管M26的源极产生三路方波信号并输入到脉冲产生模块2。[0038]本发明脉冲产生模块的工作过程：参阅图1、图3，本发明的脉冲产生模块2内设延时单元7、译码器8、与门9及数字电流镜，将输入的时钟信号CLK’通过反相器延时，再将其与自身相与，得到脉冲信号。通过数字信号处理模块3中提供的脉宽校准信号，控制脉冲产生模块2中的延时单元的流经电流，实现脉冲的细调，使输出脉宽在不同温度下均能保持恒定。[0039]工作时，延时单元7接收来自数字信号处理模块3的数据S[4:0]，以选择具体的输出脉宽100ps、200ps、400ps、800ps或N电阻RZ，以完成对脉宽的粗调。[0040]而后，数控电流镜将通过数字信号处理模块3提供的数字信号W[5:0]图3，确定场效应管M29〜场效应管M34的漏极是否接入到场效应管M35的源极，确定实际的输出电流。[0041]调整的输出电流将改变延时单元7的延时时间，进而改变实际输出的脉冲宽度。[0042]由于数控电流镜场效应管M29〜场效应管M34的控制信号是随着片内集成温度传感器4输出的温度信号实时改变的，故设备的温度变化将不会引起脉宽改变，保证了脉宽恒定。[0043]译码器8接收CML信号转换电路1提供的数据信号DO’，D1’，译码器8将两路信号译码为四路信号，四路信号在一个时钟周期内只会有一路是选通状态，四路信号分别与脉冲信号进行与操作，产生大功率高速开关模块6的控制信号SW0〜SW3。由于SW0〜SW3在一个时钟周期内也只有一路处于选通状态，所以它们共同决定了在该时钟周期内输出的是数字模拟转换模块5中哪一路的DAC电平，完成了数据电平的编码。[0044]本发明数字信号处理模块的工作过程：参阅图1，本发明的数字信号处理模块3将通过SPI接口接受来自PC端的控制信号以及来自温度传感器模块4的温度信号，其中，PC端的控制信号包含四路DAC的设置电平值、脉冲宽度设置值，脉冲产生模块将这些控制信号进一步转换成设备内部各个模块的控制信号，包括脉宽校准信号、脉冲单元选通信号、四路DAC电平设置信号。数字信号处理模块3是由硬件描述语言对其逻辑功能进行描述，继而后端固化生成的。数字信号处理模块3也将完成温度数据与数控电流镜控制数据间的转换。[0045]本发明温度传感器模块的工作过程：参阅图1、图4，本发明的温度传感器模块4由一个PTAT电流产生电路以及ADC组成。PTAT电流产生电路内设三极管T0、T1及电阻R9,电流将会根据设备温度变化而变化，进一步影响采样点的直流电压值变化，变化的电压值由ADC进行采样，转换为数字温度信号，输出到数字信号处理模块中进行处理。[0046]温度传感器模块4通过正温度系数的三极管T0、T1，T0、T1三极管会随着设备的温度变化产生一个变化的PTAT电流，当PTAT电流流过电阻R9之后，将获得一个随温度变化的电压，通过ADC对该电压进行采样、编码及转化，得到一个与当前温度一一对应的八位二进制数据Te场效应管Mp[7:0]，将该数据传递到数字信号处理模块3,再由数字信号处理模块3对其进行处理，转换成数控电流镜的六位控制信号。[0047]本发明数字模拟转换模块的工作过程：参阅图1，本发明的数字模拟转换模块5中内设四个DAC采用电荷重分布型DAC，其四路输出电平均可由数字信号处理模块3输出的控制信号独立地设置，电平一旦设置，在下次更新之前，均保持恒定。[0048]本发明的大功率高速开关模块6同时采用N场效应管M0S及P场效应管M0S设置，组成互补结构以保证通过该开关之后电压与功耗的损耗尽可能的小。[0049]本发明解决了目前驱动器工作频率低、产生脉冲宽且不精确、输出电平不可调的问题，使用片上反馈系统，当设备做好初始化设置后即可独立、稳定的工作;通过电脑可对设备进行重复配置，提高了设备的适用范围。

权利要求：1.一种高速随机信号脉冲驱动器，其特征在于，它包括CML信号转换电路（1、脉冲产生模块2、数字信号处理模块3、温度传感器模块4、数字模拟转换模块5及大功率高速开关模块6，所述CML信号转换电路（1与脉冲产生模块2连接，脉冲产生模块2与数字信号处理模块3及大功率高速开关模块6连接，数字信号处理模块3与温度传感器模块4及数字模拟转换模块5连接，数字模拟转换模块5与大功率高速开关模块6连接；所述数字信号处理模块3上连接电脑SPI接口，用户的电压设置值通过电脑SPI接口输入到数字信号处理模块3，数字信号处理模块3将其转换成内控信号输入到脉冲产生模块2以及数字模拟转换模块5;所述CML信号转换电路（1由外部输入三路差分正弦信号，CML信号转换电路1将三路差分正弦信号转换为三路方波信号并输入到脉冲产生模块2，脉冲产生模块2在接收数字信号处理模块3的内控信号后产生四路控制信号输送到大功率高速开关模块6，数字模拟转换模块5在接收到来自数字信号处理模块3的电压设置值后，将输出四路精确的电平信号到功率高速开关模块6;所述温度传感器模块4将工作温度的模拟量转换为数字量输送给数字信号处理模块3，数字信号处理模块3将结合温度数据输出一内控的脉宽校准信号给脉冲产生模块2，调整脉冲产生模块2的输出脉宽。2.根据权利要求1所述的高速随机信号脉冲驱动器，其特征在于，所述的CML信号转换电路1由电流镜负载共源放大器、整形电路及上升沿同步电路构成；所述电流镜负载共源放大器为三组且结构相同，其中一组由场效应管M0、场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、场效应管M5以及电阻R0、电阻R1构成，其中，电阻R〇、电阻R1的一端与场效应管M2、场效应管M3的栅极连接，电阻R0、电阻R1的另一端与地连接，场效应管M2的漏极与场效应管M0的漏极连接，场效应管M3的漏极与场效应管Ml的漏极连接，场效应管M0的栅极与场效应管M0的漏极连接，场效应管M0、场效应管Ml的源极连接置电源电压VDD，场效应管M2、场效应管M3的源极连接至设备内部电流源；所述外部输入的三路差分正弦信号输入到CML信号转换电路（1上场效应管M2、场效应管M3的栅极，电流镜负载共源放大器的第一级放大的信号通过场效应管M1的漏极输出，进入整形电路中场效应管M4、场效应管M5的栅极；所述整形电路为三组且结构相同，其中一组由场效应管M4、场效应管M5及电阻R2构成，其中，场效应管M4、场效应管M5的栅极与栅极连接，场效应管M4、场效应管M5的漏极与漏极连接构成反相器结构，同时场效应管M4、场效应管廳的栅极以及场效应管M4、场效应管M5的漏极之间跨接电阻R2形成自偏置结构；其余两组电流镜负载共源放大器分别由场效应管M10、场效应管Mil、场效应管M12、场效应管M13、电阻R3、电阻R4及场效应管M18、场效应管M19、场效应管M20、场效应管M21以及电阻R6、电阻R7构成；其余两组整形电路由场效应管M14、场效应管M15、电阻R5及场效应管M22、场效应管M23、电阻R8构成；所述同步电路由场效应管M6、场效应管M8、场效应管M16、场效应管Ml7、场效应管M24、场效应管似7、场效应管M7、场效应管M9、场效应管M26及场效应管M25构成，其中，场效应管M6、场效应管M8、场效应管Ml6、场效应管Ml7、场效应管M24及场效应管M27的栅极与整形电路中的场效应管M14、场效应管Ml5的漏极连接，场效应管M7的源极与场效应管M6的漏极连接，场效应管M7的漏极与场效应管M6的源极连接，场效应管觀的源极与场效应管M9的漏极连接，场效应管M8的漏极与场效应管的源极连接，采用对称结构，场效应管M24的源极与场效应管把5的漏极连接，场效应管M24的漏极与场效应管M25的源极连接，场效应管M26的源极与场效应管M27的漏极连接，场效应管M26的漏极与场效应管M27的源极连接;场效应管Ml7和场效应管M16的栅极相连，场效应管M16的源极接电源电压VDD，场效应管M16的漏极与场效应管M17的漏极相连，场效应管Ml7的源极接地，场效应管M7、场效应管M9、场效应管M25及场效应管M26的栅极与场效应管M16的漏极相连接；由场效应管MS、场效应管M17、场效应管M26的漏极产生三路方波信号并输入到脉冲产生模块2。3.根据权利要求1所述的高速随机信号脉冲驱动器，其特征在于，所述的脉冲产生模块⑵由场效应管M28、场效应管似9、场效应管M30、场效应管M31、场效应管M32、场效应管M33、场效应管M34、场效应管M35、场效应管M36、延时单元7、二四译码器8、第一两输入与门9、第二两输入与门（10、第三两输入与门（11、第四两输入与门（丨2及第五两输入与门13构成;所述场效应管M28作为基准电流镜，场效应管M28的漏极接外部电流源，场效应管M28的源极接地，场效应管似8的栅极同时与场效应管M29、场效应管M30、场效应管M31、场效应管M：32、场效应管M：33、场效应管M34的栅极连接，场效应管M29、场效应管M30、场效应管M31、场效应管M：32、场效应管M：33、场效应管M：34的源极均接地，场效应管M29、场效应管M30、场效应管似1、场效应管M32、场效应管M33、场效应管M34的漏极与对应的数控开关W[〇]〜W[5]的一端连接，场效应管M35的漏极与数控开关W[〇]〜W[5]的另一端连接;场效应管M35的漏极同时与场效应管M35、场效应管M36的栅极连接，场效应管M35、场效应管M36的源极均连接在VDD上;CML信号转换电路（1产生的时钟信号CLK’连接到延时单元7的输入端，延时单元7的输出信号连接到第一两输入与门（9的一个输入端;CML信号转换电路1产生的时钟信号CLK’连接到第一两输入与门（9的另一个输入端;CML信号转换电路（1产生的数据信号DO’、D1’输入到二四译码器8的输入端，二四译码器8的四路输出分别连接到第二两输入与门（10、第三两输入与门（11、第四两输入与门（12、第五两输入与门（13的其中一个输入端;第一两输入与门（9的输出信号连接到第二两输入与门（10、第三两输入与门（11、第四两输入与门（I2、第五两输入与门（I3的另一个输入端;第二两输入与门10、第三两输入与门（11、第四两输入与门（I2、第五两输入与门（13的输出信号sw〇、SW1、SW2、SW3连接到大功率高速开关模块6的输入端。

百度查询： 华东师范大学 一种高速随机信号脉冲驱动器

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