專利名稱：高壓高速下降沿電脈沖發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電脈沖發(fā)生裝置，特別是與聲脈沖發(fā)生器配套使用，組成電氣絕緣材料中的空間電荷分布測量裝置中激勵聲脈沖發(fā)生的電脈沖發(fā)生裝置。
現(xiàn)有的電脈沖發(fā)生裝置，雖然功能比較齊全，用途也比較廣泛，但是一方面價格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難，另一方面，產(chǎn)生的電脈沖方波強(qiáng)度較低，而下降沿又很長，不能適合與聲脈沖發(fā)生器配套使用，特別不適合用在空間電荷分布測量裝置上。因為，空間電荷分布測量裝置中聲波發(fā)生器要求電脈沖發(fā)生裝置發(fā)出的方波強(qiáng)度和下降沿有如下較高的要求方波強(qiáng)度必須超過200V，下降沿應(yīng)小于15ns，相反對上升沿要求沒有特殊要求。然而，現(xiàn)有的電脈沖發(fā)生裝置是無法滿足這種要求的，例如PHILIPS公司生產(chǎn)的PM5131型電脈沖發(fā)生裝置所產(chǎn)生的方波強(qiáng)度僅為30V，下降沿為75ns。
本實用新型的目的是設(shè)計一種電脈沖發(fā)生裝置，它能產(chǎn)生上升沿與下降沿小于10ns的，強(qiáng)度可在1—500V之間可調(diào)的方波，從而滿足與聲脈沖發(fā)生器配套的要求。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型是這樣實現(xiàn)的它是由高速一級信號電路、高速二級信號電路和高速終級信號輸出電路組成。
其中高速一級信號電路是由變壓整流濾波電路、整流管、單穩(wěn)、施密特整形電路組成，通過變壓整流并濾波后，將220V的交流電變成5V左右的直流電，再經(jīng)整流穩(wěn)壓模塊進(jìn)一步整流得到穩(wěn)定的5V直流電，整流穩(wěn)壓模塊的輸出接到兩片單穩(wěn)輸入端，產(chǎn)生高速脈沖電壓，單穩(wěn)分別與可變電阻VR1和VR2和電容C7、C8連接，可按需調(diào)節(jié)電阻大小，單穩(wěn)輸出與施密特整形電路相連接，經(jīng)施密特整形電路整形得到一級高速下降沿方波電脈沖信號，施密特整形電路的輸出端與高速二級信號電路的NMOS管T1的柵極連接。
高速二級信號電路是由變壓整流濾波電路、NMOS管T1、PMOS管T2和電阻R4、R5組成，經(jīng)變壓整流濾波電路將外接220V交流電變成40V直流電，變壓整流濾波電路的輸出端通過電阻R4接到NMOS管T1的漏極，及PMOS管T2的漏極，NMOS管T1的漏極輸出端與PMOS管T2的柵極連接，PMOS管T2的漏極輸出端與隔離電容C9連接。
高速終級信號輸出電路由變壓整流濾波電路、限流電阻R7、電容C10、高速高壓NMOS管T3、隔離電容C9和柵極電阻R6組成，外界的220V交流電經(jīng)變壓整流濾波電路的自耦變壓器變壓、整流、濾波得到電壓在0～500V之間可調(diào)的直流電，通過限流電阻R7和加速電容C10連接，它們的輸出端與NMOS管T3的漏極連接；高速二級信號電路的PMOS管T2的漏極輸出通過隔離電容C9接到NMOS管T3的柵極。
所述的高速一級信號電路、高速二級信號電路、高速終級信號輸出電路的三組變壓整流濾波電路都是由變壓器、橋式整流電路和π式濾波電路組成，變壓器的輸入端與外界220V交流電相接，其中高速終極信號所用的是自耦式變壓器，能產(chǎn)生在0—300V之間可調(diào)的交流電，而另兩個變壓器能把外界220V電壓分別變成為6．2V和25V交流電。從橋式整流電路的輸出端的直流電接入π式濾波電路。其中高速一級信號電路的π式濾波電路由C5、C6和R3組成、高速二級信號電路的π式濾波電路由電容C3、C4和R2組成、高速終極信號輸出電路由C1、C2和電阻R1組成。
本實用新型的最大優(yōu)點是由于與之配套的聲脈沖發(fā)生器對驅(qū)動電脈沖的上升沿?zé)o特殊要求，所以大大簡化了電路結(jié)構(gòu)，使本實用新型的性能可靠，使用壽命長，制造成本相當(dāng)?shù)土?br> 本實用新型的另一個突出優(yōu)點是采用了兩級信號電路驅(qū)動高壓快速電路，即高速一級信號電路為高速二級信號電路提供一個強(qiáng)度5V、上升沿下降沿為5ns的開關(guān)電壓，高速二級信號電路為高速終級信號輸出電路提供一個40V、上升沿下降沿為10ns的二級方波，所以在終極輸出上能得到一個強(qiáng)度在1—500V之間可調(diào)，下降沿小于10ns的方波信號。在高速終級信號輸出電路的脈沖輸出端獲得了幅度最高能達(dá)到500V的、波形下降沿陡峭，小于10ns、脈沖的重復(fù)頻率可在10Hz—10KHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的高速下降沿方波電壓信號，所以特別適合與聲脈沖發(fā)生器配套使用。
附圖為本實用新型的一個實施例。


圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)描述請參見圖1、2，本實用新型是由高速一級信號電路1、高速二級信號電路2、高速終級信號輸出電路3組成。高速終極信號輸出電路3與高速二級信號電路2用電容C9連接、高速一級信號電路1的輸出與高速二級信號電路2的方波開關(guān)電壓NMOS管T1連接。
高速一級信號電路1由變壓整流濾波電路8、整流穩(wěn)壓模塊10、單穩(wěn)11、12、施密特整形電路13組成。其中變壓整流濾波電路8由變壓器9、橋式整流器B3和π式濾波電路14組成。π式濾波電路14由電容C5、C6和電阻R3組成。
在高速一級信號電路1中，變壓整流濾波電路8的變壓器9的輸入端與220V交流電相接，其輸出端與橋式整流電路B3輸入端相連接，將220V電壓變成6．3V交流電之后，進(jìn)入橋式整流電路B3整流，使交流電變成直流電后，橋式整流電路B3的輸出端與π式濾波電路14輸入端相接，從π式濾波電路14輸出端得到5V的直流電。π式濾波電路14輸出端與整流穩(wěn)壓模塊10的輸入相連接，由此得到穩(wěn)定的5V直流電，整流穩(wěn)壓模塊10的輸出端與兩片單穩(wěn)11、12的輸入端相連接，在5V直流電壓驅(qū)動下，產(chǎn)生高速脈沖電壓，該脈沖電壓的幅度為5V，方波的上升沿和下降沿的時間小于5ns，兩片單穩(wěn)11、12上分別設(shè)有電容C7、C8和可變電阻VR1、VR2，其中VR1使輸出方波電信號頻率從90微秒到3．3毫秒之間可調(diào)，VR2使輸出方波電信號脈寬從8微秒到110微秒之間可調(diào)；單穩(wěn)12的輸出與施密特整形電路13連接，單穩(wěn)12的輸出信號經(jīng)施密特整形電路13整形，得到一級高速方波信號。
高速二級信號電路2由變壓整流濾波電路6、NMOS管T1、PMOS管T2和電阻R4、R5組成。其中變壓整流濾波電路6由變壓器7、橋式整流電路B2和由C3、C4和R2組成的π式濾波電路15構(gòu)成。該變壓整流濾波電路6的連接如下變壓器7的輸入端外接在220V交流電源上，把電壓變成25V交流電后，進(jìn)入橋式整流電路B2整流，使交流電變成直流電后，橋式整流電路B2的輸出端與π式濾波電路15輸入端相接，從π式濾波電路15輸出端得到40V的直流電；π式濾波電路15的輸出端通過電阻R4接到NMOS管T1的漏極，及PMOS管T2的漏極；NMOS管T1的漏極輸出端與PMOS管T2的柵極連接，PMOS管T2的漏極輸出端與高速終極信號輸出電路3中的隔離電容C9連接。
高速終極信號輸出電路3由變壓整流濾波電路4、一個能耐500V的高壓高速NMOS管T3和電阻R6、R7及電容C9、C10組成。變壓整流濾波電路4由自耦變壓器5、橋式整流電路B1、由電容C1、C2和R1構(gòu)成的π式濾波電路16組成。該變壓整流濾波電路4的連接如下自耦變壓器5的輸入端外接在220V交流電源上，把電壓變成在0—300V之間可調(diào)的交流電后，自耦變壓器5的輸出端與橋式整流電路B1輸入端連接，變成直流電，然后接入由電容C1、C2和R1組成的π式濾波電路16，得到在0—500V之間可調(diào)的直流電；π式濾波電路16的輸出通過R7和C10連接到NMOS管T3的漏極；NMOS管T3的柵極通過電容C9與高速二級信號電路2的輸出端連接，柵極電阻R6的一端與NMOS管T3的柵極輸入端連接，另一端接地，與高速二級信號電路2的PMOS管T2的源極通過R5以及NMOS管T1的源極接地組成了本實用新型的電流回路。從而從NMOS管T3的漏極輸出獲得了本實用新型的高壓高速下降沿電脈沖方波信號。該方波信號頻率在10Hz—10KHz，脈寬在8μs—110μs，強(qiáng)度在0—500V之間可調(diào)，下降沿小于10ns。
權(quán)利要求1.高壓高速下降沿電脈沖發(fā)生裝置，其特征在于由高速一級信號電路(1)、高速二級信號電路(2)和高速終極信號輸出電路(3)組成；其中高速一級信號電路(1)由變壓整流濾波電路(8)、整流穩(wěn)壓模塊(10)、單穩(wěn)(11)、(12)、施密特整形電路(13)組成；變壓整流濾波電路(8)由變壓器(9)、橋式整流電路B3和π式濾波電路(14)組成；π式濾波電路(14)由電容C5、C6和電阻R3組成；在高速一級信號電路(1)中，變壓整流濾波電路(8)的變壓器(9)的輸入端與220V交流電相接，其輸出端與橋式整流電路B3輸入端相連接，橋式整流電路B3的輸出端與π式濾波電路(14)輸入端相接，π式濾波電路(14)輸出端與整流穩(wěn)壓模塊(10)的輸入相連接，整流穩(wěn)壓模塊(10)的輸出端與兩片單穩(wěn)(11)、(12)的輸入端相連接，兩片單穩(wěn)(11)、(12)上分別設(shè)有電容C7、C8和可變電阻VR1、VR2，單穩(wěn)(12)的輸出與施密特整形電路(13)連接，得到一級高速方波信號；高速二級信號電路(2)由變壓整流濾波電路(6)、NMOS管T1、PMOS管T2和電阻R4、R5組成，其中變壓整流濾波電路(6)由變壓器(7)、橋式整流電路B2和由C3、C4和R2組成的π式濾波電路(15)構(gòu)成，該變壓整流濾波電路(6)的連接如下變壓器(7)的輸入端外接在220V交流電源上，其輸出端與橋式整流電路B2連接，橋式整流電路B2的輸出端與π式濾波電路(15)輸入端相接，π式濾波電路(15)的輸出端通過電阻R4接到NMOS管T1的漏極，及PMOS管T2的漏極，NMOS管T1的漏極輸出端與PMOS管T2的柵極連接，PMOS管T2的漏極輸出端與高速終極信號輸出電路(3)中的隔離電容C9連接；高速終極信號輸出電路(3)由變壓整流濾波電路(4)、NMOS管T3和電阻R6、R7及電容C9、C10組成；變壓整流濾波電路(4)由自耦變壓器(5)、橋式整流電路B1、由電容C1、C2和R1構(gòu)成的π式濾波電路(16)組成；該變壓整流濾波電路(4)的連接如下自耦變壓器(5)的輸入端外接在220V交流電源上，自耦變壓器5的輸出端與橋式整流電路B1輸入端連接，橋式整流電路B1輸出端與π式濾波電路(16)的輸入連接，π式濾波電路(16)的輸出通過R7和C10連接到NMOS管T3的漏極，NMOS管T3的柵極通過電容C9與高速二級信號電路(2)的輸出端連接，柵極電阻R6的一端與NMOS管T3的柵極輸入端連接。
專利摘要高壓高速下降沿電脈沖發(fā)生裝置,涉及激勵聲脈沖發(fā)生并與之配套使用的電脈沖發(fā)生裝置。由高速一級信號電路、高速二級信號電路、高速終極信號輸出電路組成,在高速終極信號輸出電路輸出一個強(qiáng)度在0—500V之間可調(diào),下降沿小于10ns,頻率在10Hz—10KHz,脈寬在5μs—100μs之間可調(diào)的方波信號。本實用新型電路結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,價廉耐用。能滿足聲無損檢測裝置,如電氣絕緣材料中空間電荷分布測量裝置中聲脈沖發(fā)生的要求。
文檔編號H03K3/02GK2413434SQ0021632
公開日2001年1月3日 申請日期2000年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月27日
發(fā)明者張冶文, 李吉曉, 夏鐘福 申請人:同濟(jì)大學(xué)