超短波頻段脈沖產生器的設計及硬件實現

2 具體電路實現
利用Agilent的ADS2006A對電路進行仿真設計，理想沖激脈沖發(fā)生器由激勵信號源，微分網絡，零偏置放大電路組成，如圖2所示。

激勵信號源為TTL電平的方波信號Vin，上升沿和下降沿均為1 ns，激勵信號寬度為400 ns。微分網絡由RC時間常數比輸入脈沖持續(xù)時間少很多的高通電路組成。這種電路用來將加于輸入端的方波電壓變?yōu)檎摰募夥咫妷狠敵?。因為輸出電壓表示了輸入電壓的變化率，所以這個變化過程叫作微分。微分電路設計的兩個重點：τ＜＜t外加／10，以獲得良好的沖激響應；對電阻R進行合理的取值以獲得足夠大的電壓幅度。在此設計中，C1=3 pF，R=120 Ω，時間常數τ=RC=3×10-12×120=3．6 ns。

零偏置放大網絡采用單級晶體管共射放大電路，BJT采用的是infineon公司的BFP450，因為要使放大電路濾去負脈沖，所以必須使晶體管工作在截止區(qū)和放大區(qū)的臨界點。設計單級晶體管放大電路的步驟是先靜態(tài)，后動態(tài)。通過ADS對BFP450進行直流工作點測試，找到合適的靜態(tài)工作點。在零偏置放大電路中，R2和微分電路中的R1共同構成了分壓式直流通路。
根據BFP450的datasheet得知最大基極電流IBB=10 mA，最大集電結電壓為VCE=15 V，所以掃描范圍為：IBB=20～100μA，步進為10μA。VCE=0～10 V，步進為O．1 V。將BFP450的Spice模型導入ADS中，得到靜態(tài)工作點掃描結果，如圖3所示。

從掃描結果中可以看出，對于IBB20μA，都可以認為晶體管進入了截止區(qū)。同時在設置靜態(tài)工作點時，盡量使電路有一個較大范圍的線性放大區(qū)，這樣更有利于脈沖的放大。所以選取的試驗條件為：VCE=4～5V，步進0.1V。VCE=500～600mV，步進20mV。在此范圍內，根據公式：

推導出R2=1 kΩ，R4=1 kΩ。再將阻值帶回偏置電路中，得到靜態(tài)工作點為IBB=14．96 μA，Ic=23．77μA，VBE=534．1 mV，VCE=4．976 V。理想沖激脈沖成型網絡的各級輸出如圖4所示。

從輸出結果來看，基本達到了預期結果，提取出了正向微分信號，并倒相放大到5 V，拖尾振蕩很小。