基于雪崩三极管的高压方波脉冲发生器研究

测试与测量领域对快前沿脉冲发生器的需求越来越高,特别是要求产生高重复频率和高电压的快脉冲。本文使用串行雪崩三极管开发了一种低成本的便携式高重复频率高压纳秒方波脉冲发生器。通过优化设计串行晶体管电路和PCB,有效降低杂散电感和电压反射,使输出方波脉冲获得2.5ns的上升时间,幅度输出脉冲2.5kV,脉冲宽度为12.5ns。高压脉冲发生器在10kHz的高重复频率工作模式下,脉冲时间抖动小于100ps。     

基于Blumlein和TLT的模块化全固态纳秒脉冲发生器

为了研究高频纳秒脉冲电场治疗肿瘤的生物医学效应,需要一种能产生高频纳秒脉冲的紧凑型脉冲电场发生器。结合Blumlein脉冲形成线和传输线变压器(TLT)提出了一种新的模块化设计的高频纳秒脉冲发生器结构,发生器可以使用更少的开关数输出电压、频率可调的高频纳秒方波脉冲。对单级和多级发生器在阻抗匹配时的脉冲形成过程进行了理论分析,并分析了多级发生器在阻抗不匹配时负载波形的变化;使用微带线设计Blumlein脉冲形成线,介绍了微带线的设计过程,同时介绍了传输线变压器的设计以及固态开关的控制策略;研制了一台小型发生器对提出的拓扑结构进行验证。最后,三级发生器在匹配负载(300Ω)上,可以输出幅值0~3 kV可调,脉宽100 ns,重复频率0~10 kHz可调的高频纳秒脉冲。     

用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路

根据脉冲式半导体激光器对功率、脉宽、上升沿的要求,同时考虑电脉冲的注入便于测试激光器的各种性能,提出了一种以金属氧化物半导体场效应晶体(MOSFET)为开关器件,以雪崩晶体管为驱动器,可产生大电流、窄脉宽、陡上升沿脉冲的激光器驱动电路。讨论了预触发脉冲宽度和雪崩晶体管输出负载对MOSFET输出脉冲在幅度和波形上的影响以及如何通过调整耦合电阻来控制脉冲的"下冲"和振荡。实验结果表明:在0~200V供电电压下,该电路在1Ω电阻上产生了从0A到148A,具有陡上升/下降沿的10ns级电脉冲。通过调整电路参数,可输出脉冲宽度窄至8.6ns,幅度达到124A的电脉冲。该驱动电路满足了脉冲式半导体激光器的工作要求和对器件测试的要求。     

雪崩晶体管纳秒脉冲电源的电压波形上升速度研究

对纳秒脉冲产生电路的电源电压和输出脉冲的上升特性之间的关系进行了研究。在实验中采用雪崩晶体管并联供电串联放电的Marks电路，数据表明在一定的电压范围内电源电压变化对脉冲的上升时间t，影响不大，它和脉冲幅度、脉冲的平均上升速度（dv/dt、di/dt）一定的范围内有简单的线性关系，这个结果对脉冲电源电路的设计具有参考价值。     

一种诱导肿瘤细胞凋亡的多参数可调高压纳秒脉冲发生器

为了研究纳秒脉冲电场诱导肿瘤细胞的凋亡效应及其窗口参数选择规律,本文结合脉冲功率技术和Blumlein集中参数LC网络脉冲形成线原理,研制出了一台医用多参数可调、便携式、智能型高压纳秒方波脉冲发生器。该发生器主要由高压直流电源、纳秒脉冲形成系统和脉冲整形及计数系统三部分组成,输出脉冲幅值4～15kV连续可调,脉宽50～500ns可变,上升沿最小10ns,重复频率可调,治疗时间窗口可控,并具有液晶显示和保护功能。以人浆液囊腺性卵巢癌SKOV3为研究对象,正交设计出多种脉冲参数组合进行实验分析,探索出肿瘤细胞凋亡率较高的脉冲治疗窗口参数。医学实验表明:发生器紧凑、轻便、性能稳定,有效满足了纳秒脉冲电场诱导肿瘤细胞凋亡的机理及窗口参数选择的研究需要。     

新型纳秒级探地雷达脉冲源设计

针对超宽带探地雷达脉冲源的要求,提出并验证了一种利用FPGA触发来合成彼此有任意延迟的窄脉冲波形合成方法.研究和实际设计了一种提高脉冲源性能的新型宽范围输入输出的线性直流电源,并利用此电源制成了适用于多种雪崩管为核心的宽范围纳秒级脉冲源,给出了脉冲源各个单元的设计、及雪崩三极管的筛选及老化处理方法.在50 Ω负载上得到了脉宽在2 ～ 50 ns、幅度在20～180 V的多种超宽带窄脉冲,并对多种雪崩管的雪崩性能进行了对比,给出了集电极充电电容与脉冲幅度和宽度的关系.     

固体化高压毫微秒脉冲源

本文介绍采用雪崩管开关的马克斯高压毫微秒脉冲发生器的基本原理和设计考虑。实验结果表明,用这种方法很容易获得上升时间小于3ns,输出幅度超过5000V 的高压毫微秒脉冲。最后,还讨论了这种脉冲源的可能应用。     

用于纳秒级窄脉冲工作的大功率半导体激光器模块

介绍了一种将脉冲半导体激光器发射应用系统中脉冲整形电路、驱动电路、激光器保护电路、激光器集成封装成一个激光器模块的方式。当激光器工作于纳秒级窄脉冲状态下时,激光器封装引腿所产生电抗会使得耦合进激光器的脉冲波形劣化,能量损失。为得到上升时间短,波形半宽窄,峰值功率大的光输出,改进激光器管芯的结构并采用混合光电子集成的方式将驱动电路和激光器管芯封装在一个模块内,使得窄脉冲电信号高效地耦合进半导体管芯。分析验证了改进后的激光器模块的各项输出参数均得到改善。同等条件下,改进后的模块在光脉冲宽度为4.5ns时,峰值功率比单独封装激光器提高6倍多。此激光器模块可以得到宽度7ns左右,峰值光功率176W的光脉冲输出。测试了该模块在脉冲宽度为7ns左右的U-P曲线。     

一种激光测距系统用纳秒脉冲变压器的设计

文章结合宽带传输线理论和脉冲变压器的理论,提出一种用于非线性负载电路的纳秒脉冲变压器设计方案,并在试验中对其性能进行了验证.     

多项参数可编程的脉冲信号发生器

笔者研制的脉冲信号发生器,可用拨码开关对输出矩形的脉冲的数量、脉宽、占空比和周期编程.只要适当改变电路,该发生器还可以作为带时间显示的分秒制定时电路和周期控制器,能广泛应用于实验室、印刷、纺织、环保设备等场合.电路原理见图示,基本电路由时钟发生器、输出脉冲高/低电平持续期计数器IC1(CC4518)、高/低电平转换电路(门_1～门_5)和脉冲数计数器IC_2(CC4518)构成.