本發(fā)明屬于電子設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種脈沖激光測(cè)距儀發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電源。

背景技術(shù)：

在脈沖激光測(cè)距儀中，脈沖激光的上升時(shí)間和測(cè)量精度密切相關(guān)，上升時(shí)間越短，越有利于提高測(cè)量精度；脈沖激光的峰值功率和測(cè)量距離密切相關(guān)，峰值功率越大，越有利于增加測(cè)量距離。而脈沖激光的參數(shù)主要取決于為作為發(fā)射器的脈沖激光器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電源，因此，設(shè)計(jì)一款上升時(shí)間短、峰值功率高、脈沖寬度窄的脈沖驅(qū)動(dòng)電源，對(duì)于提高激光測(cè)距儀的測(cè)量精度和測(cè)量距離都是至關(guān)重要的。

目前，在已經(jīng)公開(kāi)的技術(shù)中，并未見(jiàn)有專門(mén)用來(lái)驅(qū)動(dòng)激光測(cè)距儀發(fā)射器的脈沖驅(qū)動(dòng)電源，與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是本課題組于2013年獲得授權(quán)的發(fā)明專利“大功率半導(dǎo)體激光器脈沖驅(qū)動(dòng)電源”，專利號(hào)為ZL201210120267.5，該文獻(xiàn)中，給出了一種半導(dǎo)體激光器脈沖驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)方案，使該驅(qū)動(dòng)電源能在輸出較大脈沖峰值電流的同時(shí)保持較短的輸出脈寬和脈沖電流上升時(shí)間。

但專利ZL201210120267.5所公開(kāi)的技術(shù)完全是基于模擬電路實(shí)現(xiàn)的，這種電路存在諸多缺點(diǎn)：首先，功能比較單一，只能單機(jī)工作，無(wú)法利用微機(jī)進(jìn)行多機(jī)遠(yuǎn)程控制，而且一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在不足需要升級(jí)換代時(shí)，只能重新設(shè)計(jì)及制作硬件電路，使得系統(tǒng)的可擴(kuò)展及靈活性受到極大的限制；其次，由模擬電路搭建成的脈沖觸發(fā)電路其重復(fù)頻率易受溫度等環(huán)境因素的影響，從而影響驅(qū)動(dòng)電源的頻率穩(wěn)定性；再次，專利ZL201210120267.5中所使用的高速開(kāi)關(guān)電路還可通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步降低大脈沖峰值電流下的輸出脈寬和脈沖電流上升時(shí)間，改善輸出電流脈沖的形狀；最后，專利ZL201210120267.5的設(shè)計(jì)中不具備外調(diào)制功能，不能在脈沖激光測(cè)距儀系統(tǒng)中與其它模塊同步使用。因此，目前已公開(kāi)的脈沖激光測(cè)距儀發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電源的技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種脈沖激光測(cè)距儀發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電源。

本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案解決：

一種脈沖激光測(cè)距儀發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電源，結(jié)構(gòu)有脈沖顯示模塊6和前面板9，其特征在于，結(jié)構(gòu)還有單片機(jī)模塊1、高壓儲(chǔ)能模塊2、脈寬調(diào)節(jié)模塊3、脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4、調(diào)制輸入模塊5、指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7和按鍵輸入模塊8；

所述的單片機(jī)模塊1的結(jié)構(gòu)為，單片機(jī)U1的端口VCC和端口GND分別接+5V電源和數(shù)字地，端口X1和端口X2之間接晶振Y1，端口X1和端口X2還分別通過(guò)電容C1和電容C2接數(shù)字地，排阻Rp的公共端1腳接+5V電源，其余引腳分別接單片機(jī)U1的端口P00～端口P07，電平轉(zhuǎn)換芯片U2的端口VCC和端口GND分別接+5V電源和數(shù)字地，端口VDD通過(guò)電容C3接+5V電源，端口VEE通過(guò)電容C4接數(shù)字地，端口C2+和端口C2-之間接電容C5，端口C1+和端口C1-之間接電容C6，端口T1IN和端口R1OUT分別接單片機(jī)U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分別接D形接口J3的3腳和2腳，D形接口J3的5腳接數(shù)字地，所述的單片機(jī)U1的型號(hào)是STC89C51，電平轉(zhuǎn)換芯片U2的型號(hào)是MAX232，D形接口J3是一個(gè)9針D形接口；

所述的高壓儲(chǔ)能模塊2的結(jié)構(gòu)為，開(kāi)關(guān)控制芯片U3的端口GND接模擬地，端口VCC接+12V電源、通過(guò)電阻R2接端口SWC并通過(guò)電容C7接模擬地，端口SWE接N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極并通過(guò)電阻R4接模擬地，端口TCAP通過(guò)電容C8接模擬地，端口IPK接脈沖變壓器T1的初級(jí)線圈的同名端、通過(guò)電阻R3接端口DRVC并通過(guò)電阻R1接+12V電源，脈沖變壓器T1的初級(jí)線圈的另一端接N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極接模擬地，開(kāi)關(guān)控制芯片U3的端口-V IN接數(shù)字電位器U4的端口W并通過(guò)電阻R5接模擬地，數(shù)字電位器U4的端口VDD和端口GND分別接+5V電源和數(shù)字地，端口ADDR和端口VSS分別接+5V電源和數(shù)字地，端口EXT_CAP通過(guò)電容C9接數(shù)字地，端口SCL通過(guò)電阻R9接單片機(jī)U1的端口P20，端口SDA通過(guò)電阻R8接單片機(jī)U1的端口P21，端口通過(guò)電阻R7接+5V電源，脈沖變壓器T1的次級(jí)線圈的同名端接肖特基二極管D1的正極并通過(guò)電阻R6接數(shù)字電位器U4的端口A，脈沖變壓器T1的次級(jí)線圈的另一端接模擬地，肖特基二極管D1的負(fù)極作為高壓儲(chǔ)能模塊2的輸出端記為端口H_Vdc并通過(guò)相互并聯(lián)的電容C10、C11、C12、C13和C14接模擬地，所述的開(kāi)關(guān)控制芯片U3的型號(hào)是MC34063，數(shù)字電位器U4的型號(hào)是AD5272BRMZ-100；

所述的按鍵輸入模塊8的結(jié)構(gòu)為，反相施密特觸發(fā)器U11A的輸入端通過(guò)電阻R31接插座J5的1腳、通過(guò)電阻R30接+5V電源并通過(guò)電容C22接數(shù)字地，輸出端接單片機(jī)U1的端口P15，反相施密特觸發(fā)器U11B的輸入端通過(guò)電阻R33接插座J5的2腳、通過(guò)電阻R32接+5V電源并通過(guò)電容C23接數(shù)字地，輸出端接單片機(jī)U1的端口P16，反相施密特觸發(fā)器U11C的輸入端通過(guò)電阻R35接插座J5的3腳、通過(guò)電阻R34接+5V電源并通過(guò)電容C24接數(shù)字地，輸出端作為按鍵輸入模塊8的一個(gè)輸出端記為端口Enable，反相施密特觸發(fā)器U11D的輸入端通過(guò)電阻R37接插座J5的4腳、通過(guò)電阻R36接+5V電源并通過(guò)電容C25接數(shù)字地，輸出端接單片機(jī)U1的端口INT0，反相施密特觸發(fā)器U11E的輸入端通過(guò)電阻R39接插座J5的5腳、通過(guò)電阻R38接+5V電源并通過(guò)電容C26接數(shù)字地，輸出端接單片機(jī)U1的端口INT1；

所述的調(diào)制輸入模塊5的結(jié)構(gòu)為，單片機(jī)U1的端口P25接N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極接模擬地，漏極接繼電器K1的5腳，繼電器K1的4腳接+12V電源，3腳接單片機(jī)U1的端口P24，1腳作為調(diào)制輸入模塊5的輸出端記為端口Pulse_Orig，2腳接肖特基二極管D6的正極、肖特基二極管D7的負(fù)極并通過(guò)電阻R18接運(yùn)放U9A的輸出端，肖特基二極管D6的負(fù)極接+5V電源，肖特基二極管D7的正極接數(shù)字地，運(yùn)放U9A的同相輸入端通過(guò)電阻R17接運(yùn)放U9A的輸出端并通過(guò)電阻R16接數(shù)字地，反相輸入端接肖特基二極管D4的正極、肖特基二極管D5的負(fù)極并通過(guò)電阻R15接插座J2的1腳，肖特基二極管D4的負(fù)極接+5V電源，肖特基二極管D5的正極接數(shù)字地，插座J2的2腳接數(shù)字地；

所述的脈寬調(diào)節(jié)模塊3的結(jié)構(gòu)為，D觸發(fā)器U5A的端口D接按鍵輸入模塊8的端口Enable，端口CLK接調(diào)制輸入模塊5的端口Pulse_Orig，端口CLR接+5V電源，端口作為脈寬調(diào)節(jié)模塊3的輸出端記為端口Pulse_LC，端口PR接數(shù)字電位器U6的端口A并通過(guò)電容C15接數(shù)字地，端口Q接電位器W1的抽頭端，電位器W1的一個(gè)固定端接數(shù)字電位器U6的端口W，數(shù)字電位器U6的端口VDD和端口GND分別接+5V電源和數(shù)字地，端口ADDR和端口VSS分別接+5V電源和數(shù)字地，端口EXT_CAP通過(guò)電容C16接數(shù)字地，端口SCL通過(guò)電阻R12接單片機(jī)U1的端口P22，端口SDA通過(guò)電阻R11接單片機(jī)U1的端口P23，端口通過(guò)電阻R10接+5V電源，所述的數(shù)字電位器U6的型號(hào)是AD5272BRMZ-50；

所述的脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4的結(jié)構(gòu)為，電位器W2的抽頭端接脈寬調(diào)節(jié)模塊3的端口Pulse_LC，電位器W2的一個(gè)固定端通過(guò)電容C19接模擬地并接MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片U7的端口IN A和端口IN B，MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片U7的端口VCC和端口GND分別接+12V電源和模擬地，端口EN A和EN B接+12V電源并通過(guò)相互并聯(lián)的電容C17和電容C18接模擬地，端口OUT A和端口OUT B接二極管D2的正極并接PNP三極管Q2的基極，PNP三極管Q2的集電極接模擬地，二極管D2的負(fù)極接二極管D3的正極，二極管D3的負(fù)極接PNP三極管Q2的射極并接電阻R13和電容C20的一端，電阻R10和電容C18的另一端接在一起后接高速M(fèi)OSFET芯片U8的端口G并通過(guò)電阻R14接模擬地，高速M(fèi)OSFET芯片U8的1腳、3腳、4腳和6腳接模擬地，端口D接插座J1的2腳，插座J1的1腳接高壓儲(chǔ)能模塊2的端口H_Vdc，所述的MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片U7的型號(hào)是IXDD404，高速M(fèi)OSFET芯片U8的型號(hào)是DE275-201N25A；

所述的脈沖顯示模塊6的結(jié)構(gòu)為，顯示屏U10的端口D0～端口D7分別接單片機(jī)U1的端口P00～端口P07，端口EN、端口W/R和端口RS分別接單片機(jī)U1的端口P26、端口和端口端口VL和端口BL-接數(shù)字地，端口BL+接電位器W3的抽頭端，端口VDD接+5V電源并通過(guò)電容C21接數(shù)字地，端口VSS接數(shù)字地，電位器W3的一個(gè)固定端接+5V電源，所述的顯示屏U10的型號(hào)為L(zhǎng)CD1602；

所述的指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7的結(jié)構(gòu)為，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q4的柵極通過(guò)電阻R20接單片機(jī)U1的端口P10，源極接數(shù)字地，漏極通過(guò)電阻R19接插座J4的1腳，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q5的柵極通過(guò)電阻R22接單片機(jī)U1的端口P11，源極接數(shù)字地，漏極通過(guò)電阻R21接插座J4的2腳，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q6的柵極通過(guò)電阻R24接單片機(jī)U1的端口P12，源極接數(shù)字地，漏極通過(guò)電阻R23接插座J4的3腳，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q7的柵極通過(guò)電阻R26接按鍵輸入模塊8的端口Enable，源極接+5V電源，漏極通過(guò)電阻R25接插座J4的4腳；N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q8的柵極接P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q9的柵極并通過(guò)電阻R29接單片機(jī)U1的端口P25，源極接數(shù)字地，漏極通過(guò)電阻R27接插座J4的5腳，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q9的源極接+5V電源，漏極通過(guò)電阻R28接插座J4的6腳；

所述的前面板9的結(jié)構(gòu)有，顯示屏901、脈沖幅度指示燈902、脈沖寬度指示燈903、重復(fù)頻率指示燈904、脈沖參數(shù)選擇按鈕905、參數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕906、電源開(kāi)關(guān)907、輸出控制開(kāi)關(guān)908、調(diào)制輸入端口909、內(nèi)部調(diào)制指示燈910、外部調(diào)制指示燈911、工作模式選擇按鈕912、電流輸出指示燈913和電流輸出端口914，其中，顯示屏901是脈沖顯示模塊6中所述的顯示屏U10，型號(hào)為L(zhǎng)CD1602，脈沖幅度指示燈902、脈沖寬度指示燈903、重復(fù)頻率指示燈904、電流輸出指示燈913和內(nèi)部調(diào)制指示燈910是5個(gè)發(fā)光二極管，其正極均接+5V電源，負(fù)極分別接指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7中插座J4的1腳、2腳、3腳，4腳和5腳，外部調(diào)制指示燈911也是個(gè)發(fā)光二極管，其正極接指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7中插座J4的6腳，負(fù)極接數(shù)字地，脈沖參數(shù)選擇按鈕905的一個(gè)引腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的1腳，另一個(gè)引腳接數(shù)字地，參數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕906是一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器的1腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的4腳，旋轉(zhuǎn)編碼器的2腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的5腳，旋轉(zhuǎn)編碼器的3腳公共端接數(shù)字地，電源開(kāi)關(guān)907是整個(gè)裝置是否通電的總開(kāi)關(guān)，輸出控制開(kāi)關(guān)908是一個(gè)鑰匙開(kāi)關(guān)，鑰匙開(kāi)關(guān)的一個(gè)引腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的3腳，另一個(gè)引腳接數(shù)字地，調(diào)制輸入端口909是一個(gè)SMA母頭，其正極接調(diào)制輸入模塊5中插座J2的1腳，負(fù)極接調(diào)制輸入模塊5中插座J2的2腳，工作模式選擇按鈕912的一個(gè)引腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的2腳，另一個(gè)引腳接數(shù)字地，電流輸出端口914是也一個(gè)SMA母頭，其正極接脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4中插座J1的1腳，負(fù)極接脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4中插座J1的2腳。

本發(fā)明的一種脈沖激光測(cè)距儀發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電源中，各元件優(yōu)選參數(shù)為：晶振Y1為12MHz，電容C3～電容C7、電容C17、電容C21均為100nF，電容C12為100nF/150V滌綸電容，電容C20為100pF，電容C13為10nF/150V滌綸電容，電容C15、電容C19均為10pF，電容C18為10uF，電容C8為1nF，電容C9、電容C16均為1uF，電容C1、電容C2均為30pF，電容C10、電容C11均為4.7uF/150V滌綸電容，電容C14為4.7nF/150V滌綸電容，電容C22～電容C26均為330nF，肖特基二極管D1的型號(hào)為SB5200，二極管D2、二極管D3的型號(hào)均為1N4148，肖特基二極管D4～肖特基二極管D7的型號(hào)均為1N5817，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1為IRF530，PNP三極管Q2為S9012，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3～N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q6、N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q8的型號(hào)均為2SK1482，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q7、P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q9的型號(hào)均為2SJ507，電阻R1為0.3Ω，電阻R2～電阻R4均為100Ω，電阻R14、電阻R20、電阻R22、電阻R24、電阻R26、電阻R29、電阻R30、電阻R32、電阻R34、電阻R36、電阻R38均為10kΩ，電阻R7、電阻R10、電阻R31、電阻R33、電阻R35、電阻R37、電阻R39均為1kΩ，電阻R5為1kΩ精密電阻，電阻R15和電阻R18均為20kΩ，電阻R19、電阻R21、電阻R23、電阻R25、電阻R27、電阻R28均為300Ω，電阻R13為400Ω，電阻R11、電阻R12、電阻R16、電阻R8、電阻R9均為5.1kΩ，電阻R17為51kΩ，電阻R6為9.1kΩ精密電阻，排阻Rp中所有電阻的阻值均為10kΩ，電位器W1為10kΩ，電位器W2為1kΩ，電位器W3為200kΩ，運(yùn)放U9A是一個(gè)型號(hào)為T(mén)LC2252的集成運(yùn)放的1個(gè)工作單元，反相施密特觸發(fā)器U11A～反相施密特觸發(fā)器U11E是一個(gè)型號(hào)為SN7414的集成反相施密特觸發(fā)器的5個(gè)工作單元，D觸發(fā)器U5A是一個(gè)型號(hào)為74S74的集成D觸發(fā)器的1個(gè)工作單元，脈沖變壓器T1為Pulse Electronics公司生產(chǎn)的PA2547NL，繼電器K1的型號(hào)為HRS4H-S-DC12V。

有益效果：

1、本發(fā)明利用單片機(jī)控制，使用更靈活，功能更豐富，升級(jí)換代更方便。

2、本發(fā)明具有程控模塊，可方便與微機(jī)相連，以實(shí)現(xiàn)微機(jī)程控。

3、本發(fā)明能在輸出較大脈沖峰值電流的同時(shí)，提供更短的輸出脈寬和脈沖電流上升時(shí)間以及更好的脈沖形狀。

4、本發(fā)明設(shè)有上電沖擊保護(hù)功能，可有效防止開(kāi)機(jī)瞬時(shí)電流對(duì)測(cè)距儀中的激光二極管的沖擊，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命。

5、本發(fā)明設(shè)有調(diào)至輸入功能，可方便在系統(tǒng)中與其它電路同步。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明脈沖激光測(cè)距儀發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電源的系統(tǒng)整體原理框圖。

圖2是單片機(jī)模塊1的原理電路圖。

圖3是高壓儲(chǔ)能模塊2的原理電路圖。

圖4是脈寬調(diào)節(jié)模塊3的原理電路圖。

圖5是脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4的原理電路圖。

圖6是調(diào)制輸入模塊5的原理電路圖。

圖7是脈沖顯示模塊6的原理電路圖。

圖8是指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7的原理電路圖。

圖9是按鍵輸入模塊8的原理電路圖。

圖10是前面板9的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明各部分電路的具體結(jié)構(gòu)和工作原理。附圖中所標(biāo)參數(shù)為各實(shí)施例的優(yōu)選電路參數(shù)。

實(shí)施例1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有單片機(jī)模塊1、高壓儲(chǔ)能模塊2、脈寬調(diào)節(jié)模塊3、脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4、調(diào)制輸入模塊5、脈沖顯示模塊6、指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7、按鍵輸入模塊8和前面板9。

實(shí)施例2單片機(jī)模塊

如圖2所示，所述的單片機(jī)模塊1的結(jié)構(gòu)為，單片機(jī)U1的端口VCC和端口GND分別接+5V電源和數(shù)字地，端口X1和端口X2之間接晶振Y1，端口X1和端口X2還分別通過(guò)電容C1和電容C2接數(shù)字地，排阻Rp的公共端1腳接+5V電源，其余引腳分別接單片機(jī)U1的端口P00～端口P07，電平轉(zhuǎn)換芯片U2的端口VCC和端口GND分別接+5V電源和數(shù)字地，端口VDD通過(guò)電容C3接+5V電源，端口VEE通過(guò)電容C4接數(shù)字地，端口C2+和端口C2-之間接電容C5，端口C1+和端口C1-之間接電容C6，端口T1IN和端口R1OUT分別接單片機(jī)U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分別接D形接口J3的3腳和2腳，D形接口J3的5腳接數(shù)字地，所述的單片機(jī)U1的型號(hào)是STC89C51，電平轉(zhuǎn)換芯片U2的型號(hào)是MAX232，D形接口J3是一個(gè)9針D形接口。

單片機(jī)模塊1負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制工作，包括接收按鍵輸入狀態(tài)、控制前面板上指示燈狀態(tài)、控制內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制輸入工作狀態(tài)、顯示當(dāng)前輸出脈沖參數(shù)、調(diào)節(jié)當(dāng)前輸出脈沖參數(shù)以及控制單片機(jī)與微機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信的功能。

實(shí)施例3高壓儲(chǔ)能模塊

如圖3所示，所述的高壓儲(chǔ)能模塊2的結(jié)構(gòu)為，開(kāi)關(guān)控制芯片U3的端口GND接模擬地，端口VCC接+12V電源、通過(guò)電阻R2接端口SWC并通過(guò)電容C7接模擬地，端口SWE接N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極并通過(guò)電阻R4接模擬地，端口TCAP通過(guò)電容C8接模擬地，端口IPK接脈沖變壓器T1的初級(jí)線圈的同名端、通過(guò)電阻R3接端口DRVC并通過(guò)電阻R1接+12V電源，脈沖變壓器T1的初級(jí)線圈的另一端接N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極接模擬地，開(kāi)關(guān)控制芯片U3的端口-V IN接數(shù)字電位器U4的端口W并通過(guò)電阻R5接模擬地，數(shù)字電位器U4的端口VDD和端口GND分別接+5V電源和數(shù)字地，端口ADDR和端口VSS分別接+5V電源和數(shù)字地，端口EXT_CAP通過(guò)電容C9接數(shù)字地，端口SCL通過(guò)電阻R9接單片機(jī)U1的端口P20，端口SDA通過(guò)電阻R8接單片機(jī)U1的端口P21，端口通過(guò)電阻R7接+5V電源，脈沖變壓器T1的次級(jí)線圈的同名端接肖特基二極管D1的正極并通過(guò)電阻R6接數(shù)字電位器U4的端口A，脈沖變壓器T1的次級(jí)線圈的另一端接模擬地，肖特基二極管D1的負(fù)極作為高壓儲(chǔ)能模塊2的輸出端記為端口H_Vdc并通過(guò)相互并聯(lián)的電容C10、C11、C12、C13和C14接模擬地，所述的數(shù)字電位器U4的型號(hào)是AD5272BRMZ-100。

高壓儲(chǔ)能模塊2根據(jù)開(kāi)關(guān)控制芯片U3的端口SWE輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷，當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)開(kāi)始在脈沖變壓器T1的初級(jí)線圈上儲(chǔ)存能量，當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)脈沖變壓器T1將能量耦合到次級(jí)線圈上并將該儲(chǔ)存的能量傳入電容C10～電容C14中，如此往復(fù)，電容中的能量越來(lái)越大，端口H_Vdc上的電壓就越來(lái)越高，為了將端口H_Vdc上的電壓限制在一固定的值，引入了一個(gè)反饋，將該電壓經(jīng)數(shù)字電位器U4+電阻R6和電阻R5分壓后輸入開(kāi)關(guān)控制芯片U3的端口-V IN，在開(kāi)關(guān)控制芯片U3的內(nèi)部與一標(biāo)準(zhǔn)1.25V參考電壓相比較，當(dāng)分壓后的電壓小于1.25V時(shí)Q1處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，使端口H_Vdc上的電壓不斷增加，一旦分壓后的電壓大于1.25V，Q1將一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而使端口H_Vdc上的電壓不再上升，最終端口H_Vdc輸出的電壓值為：

由上式可知，端口H_Vdc上的輸出電壓取決于數(shù)字電位器U4的阻值，因此可以通過(guò)單片機(jī)U1控制數(shù)字電位器U4的阻值大小來(lái)調(diào)節(jié)高壓儲(chǔ)能模塊2的輸出電壓，另外由于端口H_Vdc上的電壓在開(kāi)機(jī)后是逐漸增加的，因此輸出脈沖的峰值電流會(huì)從0平緩上升到設(shè)定值，從而實(shí)現(xiàn)上電沖擊保護(hù)功能。

實(shí)施例4按鍵輸入模塊

如圖9所示，所述的按鍵輸入模塊8的結(jié)構(gòu)為，反相施密特觸發(fā)器U11A的輸入端通過(guò)電阻R31接插座J5的1腳、通過(guò)電阻R30接+5V電源并通過(guò)電容C22接數(shù)字地，輸出端接單片機(jī)U1的端口P15，反相施密特觸發(fā)器U11B的輸入端通過(guò)電阻R33接插座J5的2腳、通過(guò)電阻R32接+5V電源并通過(guò)電容C23接數(shù)字地，輸出端接單片機(jī)U1的端口P16，反相施密特觸發(fā)器U11C的輸入端通過(guò)電阻R35接插座J5的3腳、通過(guò)電阻R34接+5V電源并通過(guò)電容C24接數(shù)字地，輸出端作為按鍵輸入模塊8的一個(gè)輸出端記為端口Enable，反相施密特觸發(fā)器U11D的輸入端通過(guò)電阻R37接插座J5的4腳、通過(guò)電阻R36接+5V電源并通過(guò)電容C25接數(shù)字地，輸出端接單片機(jī)U1的端口INT0，反相施密特觸發(fā)器U11E的輸入端通過(guò)電阻R39接插座J5的5腳、通過(guò)電阻R38接+5V電源并通過(guò)電容C26接數(shù)字地，輸出端接單片機(jī)U1的端口INT1；

按鍵輸入模塊8通過(guò)插座J5分別與前面板9上的輸出控制開(kāi)關(guān)908、脈沖參數(shù)選擇按鈕905、參數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕906和工作模式選擇按鈕912相連，將相應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為高低電平輸出到端口Enable、單片機(jī)U1的端口P15、端口INT0、端口INT1和端口P16。

實(shí)施例5調(diào)制輸入模塊

如圖6所示，所述的調(diào)制輸入模塊5的結(jié)構(gòu)為，單片機(jī)U1的端口P25接N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極接模擬地，漏極接繼電器K1的5腳，繼電器K1的4腳接+12V電源，3腳接單片機(jī)U1的端口P24，1腳作為調(diào)制輸入模塊5的輸出端記為端口Pulse_Orig，2腳接肖特基二極管D6的正極、肖特基二極管D7的負(fù)極并通過(guò)電阻R18接運(yùn)放U9A的輸出端，肖特基二極管D6的負(fù)極接+5V電源，肖特基二極管D7的正極接數(shù)字地，運(yùn)放U9A的同相輸入端通過(guò)電阻R17接運(yùn)放U9A的輸出端并通過(guò)電阻R16接數(shù)字地，反相輸入端接肖特基二極管D4的正極、肖特基二極管D5的負(fù)極并通過(guò)電阻R15接插座J2的1腳，肖特基二極管D4的負(fù)極接+5V電源，肖特基二極管D5的正極接數(shù)字地，插座J2的2腳接數(shù)字地；

調(diào)制輸入模塊5根據(jù)單片機(jī)U1的端口P25輸入的高低電平，決定端口Pulse_Orig上輸出的波形來(lái)自于單片機(jī)U1的端口P24還是插座J2的1腳(外部調(diào)制信號(hào)經(jīng)前面板9上的調(diào)制輸入端口909接入插座J2)，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部調(diào)制和外部調(diào)制兩種工作模式的轉(zhuǎn)換。

實(shí)施例6脈寬調(diào)節(jié)模塊

如圖4所示，所述的脈寬調(diào)節(jié)模塊3的結(jié)構(gòu)為，D觸發(fā)器U5A的端口D接按鍵輸入模塊8的端口Enable，端口CLK接調(diào)制輸入模塊5的端口Pulse_Orig，端口CLR接+5V電源，端口作為脈寬調(diào)節(jié)模塊3的輸出端記為端口Pulse_LC，端口PR接數(shù)字電位器U6的端口A并通過(guò)電容C15接數(shù)字地，端口Q接電位器W1的抽頭端，電位器W1的一個(gè)固定端接數(shù)字電位器U6的端口W，數(shù)字電位器U6的端口VDD和端口GND分別接+5V電源和數(shù)字地，端口ADDR和端口VSS分別接+5V電源和數(shù)字地，端口EXT_CAP通過(guò)電容C16接數(shù)字地，端口SCL通過(guò)電阻R12接單片機(jī)U1的端口P22，端口SDA通過(guò)電阻R11接單片機(jī)U1的端口P23，端口通過(guò)電阻R10接+5V電源，所述的數(shù)字電位器U6的型號(hào)是AD5272BRMZ-50；

脈寬調(diào)節(jié)模塊3的作用是將調(diào)制輸入模塊5的端口Pulse_Orig輸出的一定頻率的方波調(diào)整為相同頻率、脈寬可調(diào)的信號(hào)，并將該信號(hào)在端口Pulse_LC上輸出，可以通過(guò)單片機(jī)U1控制數(shù)字電位器U6的阻值大小來(lái)調(diào)節(jié)該模塊輸出脈沖信號(hào)的脈寬；從端口Enable輸入的使能信號(hào)控制脈寬調(diào)節(jié)模塊3是否輸出脈沖，使能信號(hào)為低電平時(shí)允許模塊正常輸出脈沖，使能信號(hào)為高電平時(shí)脈寬調(diào)節(jié)模塊3的輸出恒為低電平。

實(shí)施例7脈沖驅(qū)動(dòng)模塊

如圖5所示，所述的脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4的結(jié)構(gòu)為，電位器W2的抽頭端接脈寬調(diào)節(jié)模塊3的端口Pulse_LC，電位器W2的一個(gè)固定端通過(guò)電容C19接模擬地并接MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片U7的端口IN A和端口IN B，MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片U7的端口VCC和端口GND分別接+12V電源和模擬地，端口EN A和EN B接+12V電源并通過(guò)相互并聯(lián)的電容C17和電容C18接模擬地，端口OUT A和端口OUT B接二極管D2的正極并接PNP三極管Q2的基極，PNP三極管Q2的集電極接模擬地，二極管D2的負(fù)極接二極管D3的正極，二極管D3的負(fù)極接PNP三極管Q2的射極并接電阻R13和電容C20的一端，電阻R10和電容C18的另一端接在一起后接高速M(fèi)OSFET芯片U8的端口G并通過(guò)電阻R14接模擬地，高速M(fèi)OSFET芯片U8的1腳、3腳、4腳和6腳接模擬地，端口D接插座J1的2腳，插座J1的1腳接高壓儲(chǔ)能模塊2的端口H_Vdc，所述的MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片U7的型號(hào)是IXDD404，高速M(fèi)OSFET芯片U8的型號(hào)是DE275-201N25A；

脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4的作用是將端口Pulse_LC輸入的電壓脈沖信號(hào)盡可能保持形狀不變地轉(zhuǎn)化為電流脈沖信號(hào)，該脈沖電流信號(hào)的峰值由端口H_Vdc的電壓大小決定，該電流脈沖信號(hào)經(jīng)插座J1連接前面板9上的電流輸出端口914。

實(shí)施例8脈沖顯示模塊

如圖7所示，所述的脈沖顯示模塊6的結(jié)構(gòu)為，顯示屏U10的端口D0～端口D7分別接單片機(jī)U1的端口P00～端口P07，端口EN、端口W/R和端口RS分別接單片機(jī)U1的端口P26、端口和端口端口VL和端口BL-接數(shù)字地，端口BL+接電位器W3的抽頭端，端口VDD接+5V電源并通過(guò)電容C21接數(shù)字地，端口VSS接數(shù)字地，電位器W3的一個(gè)固定端接+5V電源，所述的顯示屏U10的型號(hào)為L(zhǎng)CD1602；

顯示屏U10位于前面板9上，是一個(gè)16*2的集成液晶顯示屏，由單片機(jī)U1控制，用于顯示系統(tǒng)工作參數(shù)。

實(shí)施例9指示燈驅(qū)動(dòng)模塊

如圖8所示，所述的指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7的結(jié)構(gòu)為，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q4的柵極通過(guò)電阻R20接單片機(jī)U1的端口P10，源極接數(shù)字地，漏極通過(guò)電阻R19接插座J4的1腳，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q5的柵極通過(guò)電阻R22接單片機(jī)U1的端口P11，源極接數(shù)字地，漏極通過(guò)電阻R21接插座J4的2腳，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q6的柵極通過(guò)電阻R24接單片機(jī)U1的端口P12，源極接數(shù)字地，漏極通過(guò)電阻R23接插座J4的3腳，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q7的柵極通過(guò)電阻R26接按鍵輸入模塊8的端口Enable，源極接+5V電源，漏極通過(guò)電阻R25接插座J4的4腳；N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q8的柵極接P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q9的柵極并通過(guò)電阻R29接單片機(jī)U1的端口P25，源極接數(shù)字地，漏極通過(guò)電阻R27接插座J4的5腳，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q9的源極接+5V電源，漏極通過(guò)電阻R28接插座J4的6腳；

指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7的作用為根據(jù)端口Enable和單片機(jī)的端口P10、端口P11、端口P12、端口P25的邏輯狀態(tài)分別驅(qū)動(dòng)前面板9上的電流輸出指示燈913、脈沖幅度指示燈902、脈沖寬度指示燈903、重復(fù)頻率指示燈904、內(nèi)部調(diào)制指示燈910和外部調(diào)制指示燈911的亮滅。

實(shí)施例10前面板

如圖10所示，所述的前面板9的結(jié)構(gòu)有，顯示屏901、脈沖幅度指示燈902、脈沖寬度指示燈903、重復(fù)頻率指示燈904、脈沖參數(shù)選擇按鈕905、參數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕906、電源開(kāi)關(guān)907、輸出控制開(kāi)關(guān)908、調(diào)制輸入端口909、內(nèi)部調(diào)制指示燈910、外部調(diào)制指示燈911、工作模式選擇按鈕912、電流輸出指示燈913和電流輸出端口914，其中，顯示屏901是脈沖顯示模塊6中所述的顯示屏U10，型號(hào)為L(zhǎng)CD1602，脈沖幅度指示燈902、脈沖寬度指示燈903、重復(fù)頻率指示燈904、電流輸出指示燈913和內(nèi)部調(diào)制指示燈910是5個(gè)發(fā)光二極管，其正極均接+5V電源，負(fù)極分別接指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7中插座J4的1腳、2腳、3腳，4腳和5腳，外部調(diào)制指示燈911也是個(gè)發(fā)光二極管，其正極接指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7中插座J4的6腳，負(fù)極接數(shù)字地，脈沖參數(shù)選擇按鈕905的一個(gè)引腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的1腳，另一個(gè)引腳接數(shù)字地，參數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕906是一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器的1腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的4腳，旋轉(zhuǎn)編碼器的2腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的5腳，旋轉(zhuǎn)編碼器的3腳公共端接數(shù)字地，電源開(kāi)關(guān)907是整個(gè)裝置是否通電的總開(kāi)關(guān)，輸出控制開(kāi)關(guān)908是一個(gè)鑰匙開(kāi)關(guān)，鑰匙開(kāi)關(guān)的一個(gè)引腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的3腳，另一個(gè)引腳接數(shù)字地，調(diào)制輸入端口909是一個(gè)SMA母頭，其正極接調(diào)制輸入模塊5中插座J2的1腳，負(fù)極接調(diào)制輸入模塊5中插座J2的2腳，工作模式選擇按鈕912的一個(gè)引腳接按鍵輸入模塊8中插座J5的2腳，另一個(gè)引腳接數(shù)字地，電流輸出端口914是也一個(gè)SMA母頭，其正極接脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4中插座J1的1腳，負(fù)極接脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4中插座J1的2腳。

實(shí)施例11本發(fā)明的工作過(guò)程

參考附圖1～附圖10，本發(fā)明的工作過(guò)程如下：通過(guò)脈沖參數(shù)選擇按鈕905選擇要調(diào)節(jié)的輸出脈沖參數(shù)并由顯示屏901以每秒30幀的速度進(jìn)行顯示，由參數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕906設(shè)置各參數(shù)值，由工作模式選擇按鈕912選擇內(nèi)部調(diào)制和外部調(diào)制兩種工作模式，通過(guò)按鍵輸入模塊8，將開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成高低電平信號(hào)送入單片機(jī)模塊1；單片機(jī)U1根據(jù)設(shè)置的脈沖幅度調(diào)節(jié)高壓儲(chǔ)能模塊2中的數(shù)字電位器U4，從而改變端口H_Vdc的電壓大小，該電壓決定了最終輸出電流脈沖的幅度；單片機(jī)U1根據(jù)設(shè)置的脈沖寬度調(diào)節(jié)脈寬調(diào)節(jié)模塊3中的數(shù)字電位器U6，從而改變端口Pulse_LC輸出脈沖的脈寬，該脈寬決定了最終輸出電流脈沖的脈寬，采用阻抗匹配技術(shù)的脈沖驅(qū)動(dòng)模塊4保證了從端口Pulse_LC的電壓脈沖信號(hào)變換到最終在前面板9的電流輸出端口914上輸出的電流脈沖信號(hào)的過(guò)程中脈沖形狀的質(zhì)量；單片機(jī)U1根據(jù)工作模式選擇按鈕912的輸入狀態(tài)，控制端口P25的高低電平，進(jìn)而通過(guò)調(diào)制輸入模塊5決定當(dāng)前工作在內(nèi)部調(diào)制模式還是外部調(diào)制模式，如果當(dāng)前工作在內(nèi)部調(diào)制模式，單片機(jī)U1根據(jù)設(shè)置的重復(fù)頻率調(diào)節(jié)其端口P24輸出標(biāo)準(zhǔn)方波的頻率，該頻率決定了最終輸出電流脈沖的重復(fù)頻率，如果當(dāng)前工作在外部調(diào)制模式，最終輸出電流脈沖的重復(fù)頻率取決于調(diào)制輸入端口909輸入的外調(diào)制信號(hào)的頻率；在按動(dòng)脈沖參數(shù)選擇按鈕905調(diào)節(jié)脈沖幅度、脈沖寬度和重復(fù)頻率時(shí)，單片機(jī)U1會(huì)根據(jù)當(dāng)前調(diào)節(jié)的參數(shù)，通過(guò)其端口P10、端口P11和端口P12控制指示燈驅(qū)動(dòng)模塊6的輸出，使前面板9上的脈沖幅度指示燈907、脈沖寬度指示燈908和重復(fù)頻率指示燈909按需要亮滅，以提示用戶當(dāng)前正在調(diào)節(jié)哪個(gè)參數(shù)；在按動(dòng)工作模式選擇按鈕912選擇工作模式時(shí)，單片機(jī)U1會(huì)根據(jù)當(dāng)前工作模式，通過(guò)其端口P25控制內(nèi)部調(diào)制指示燈910和外部調(diào)制指示燈911按需要亮滅，以提示用戶當(dāng)前工作在內(nèi)部調(diào)制模式還是外部調(diào)制模式；輸出控制開(kāi)關(guān)908決定是否在電流輸出端口914上輸出電流脈沖，該開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)按鍵輸入模塊8轉(zhuǎn)換為端口Enable上的高低電平，該高低電平控制脈寬調(diào)節(jié)模塊3的端口Pulse_LC是否輸出電壓脈沖信號(hào)，即在電流輸出端口914上是否輸出電流脈沖，另外端口Enable還通過(guò)指示燈驅(qū)動(dòng)模塊7控制電流輸出指示燈913的亮滅，以提示用戶當(dāng)前是否輸出電流脈沖。