CN115085700A - 一种固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法，属于脉冲功率技术领域。本发明通过调节Marx电路中雪崩三极管的基极电压和电阻改变三极管的静态工作点，从而控制脉冲源输出波形延时的装置及方法，具有结构简单、延时控制精度较高、不影响脉冲源输出幅值等优点，有助于改进脉冲源的延时控制结构、提高对环境温度等外部工作条件变化的适应性，并可应用于脉冲功率合成等相关技术领域，以及解决其他应用场景下的相似问题。

Description

一种固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法
技术领域
本发明涉及脉冲功率技术领域，具体涉及一种固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法。
背景技术
随着技术的发展，高压纳秒脉冲源在等离子体产生、生物医疗、探地雷达、高速相机驱动等领域具有广阔的应用场景，研究人员基于气体开关、磁开关、光导开关、阶跃恢复二极管、半导体开关器件等已经设计了多种形式的脉冲源并探索了其输出特性。其中，雪崩三极管具有导通速度快、耐压值较高、使用寿命长、工作重复频率高、工艺成熟成本较低等优点，结合Marx电路结构能够实现电压数千伏、前沿数百皮秒、脉宽数纳秒的脉冲电压输出，因此得到了广泛的关注和应用。
由于单个雪崩三极管的功率容量较小，为满足应用中对高幅值、高功率脉冲电压的实际需求，通常会采用脉冲功率合成、空间功率合成等方式对多路脉冲源进行组合以提高整体输出的幅值与功率。此时，多路脉冲源之间的相对延时会直接影响合成的效率和波形参数，因此需要对脉冲源输出波形的延时进行精准控制。
目前采用的主要方式为，通过光纤延迟线、电路控制延时芯片等手段调节脉冲源触发信号的到达时间，使脉冲源在不同时刻被触发，进而在不同时刻输出脉冲电压，延时控制手段比较有限。为使延时控制的装置和方法更加简单、灵活，研究人员也对其他方式进行了探索尝试；比如，通过改变雪崩三极管集电极与发射极之间的偏置电压也能够实现脉冲源输出延时的调整，不过由于改变了Marx电路中级间电容的充电电压，这种方式会同时改变脉冲源的输出幅值，影响脉冲源输出参数的稳定性。(赵政，钟旭，李征等.基于雪崩三极管的高重频高压纳秒脉冲产生方法综述[J].电工技术学报，2017，32(8):33-54.)
发明内容
本发明的目的在于，针对灵活简便控制脉冲源输出波形延时的需求，提供一种固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法。
本发明通过调节Marx电路中雪崩三极管的基极电压和电阻改变三极管的静态工作点，从而控制脉冲源输出波形延时的装置及方法，具有结构简单、延时控制精度较高、不影响脉冲源输出幅值等优点，有助于改进脉冲源的延时控制结构、提高对环境温度等外部工作条件变化的适应性，并可应用于脉冲功率合成等相关技术领域，以及解决其他应用场景下的相似问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，包括触发信号输入端口1、直流供电模块2、储能元件3、开关器件4、充电隔离元件5、脉冲源波形输出端口6、雪崩三极管直流负压偏置电源7、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8；
触发信号输入端口1，用于为脉冲源电路中的第一级雪崩三极管提供具有一定电压幅值与前沿斜率的触发信号，使在偏置电压作用下处于临界雪崩状态的三极管迅速导通，开关器件4将在触发导通、过压导通的作用下继续迅速导通，从而使主回路中的储能元件3串联形成放电回路，获得脉冲电压输出；
直流供电模块2，用于为脉冲源电路提供直流偏置电压；偏置电压加在开关器件4两端，使其处于临界雪崩状态；同时，在开关器件4未导通时，该偏置电压还能对电路中的储能元件3进行充电，完成脉冲源电路的充电过程；
储能元件3，在开关器件4未导通时并联在直流偏置电源两端，经过充电完成电能存储，在开关器件导通后串联形成放电回路，对负载放电形成高压脉冲；
开关器件4，用于通过改变电路的导通或断路状态实现脉冲源充放电状态的切换，不同开关器件对应不同的脉冲形成电路；
充电隔离元件5，用于在充电过程中控制对储能元件3的充电电流大小，调节主回路充电速度；在放电过程中隔离放电回路与直流供电模块2，减小放电回路的漏电流，从而保证脉冲输出的幅值和效率；
脉冲源波形输出端口6与负载相连用于获得高压脉冲输出，通过设计相应电路结构能够实现输出高压脉冲正负极性的转换；-
雪崩三极管直流负压偏置电源7，其经过隔离电感Liso、分压限流电阻RB、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8后再接到地，为脉冲源第一级雪崩三极管的基极提供负压偏置，其中隔离电感Liso用于降低触发信号与负压电源之间的相互干扰；在负压偏置电路中的隔离电感Liso、分压限流电阻RB、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8这些元器件的感量、阻值等参数不变时，调节负压偏置电源的电压VTune能够控制第一级雪崩三极管静态工作点，从而改变脉冲源输出延时；-
雪崩三极管基极-发射极并联电阻8，为并联在脉冲源第一级雪崩三极管的基极和发射极两端的可调电阻；此时雪崩三极管集电极和发射极之间的击穿电压为BVCER，调节雪崩三极管基极-发射极并联电阻8的阻值也能够控制第一级雪崩三极管的静态工作点，从而改变脉冲源输出延时；此调节方式不需要外加雪崩三极管直流负压偏置的电源7也能够独立工作。
进一步的，当直流负压偏置电源7、基极-发射极并联电阻8的电路结构同时存在时，改变基极-发射极并联电阻8的阻值也能够实现第一级雪崩三极管基极-发射极反向偏压的调整，因此通过搭配不同的负压偏置电源电压VTune、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8和分压限流电阻RB，能够更加精细地控制三极管的静态工作点，进而通过负压偏置电源电压VTune、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8的阻值RTune这两个可调参数实现延时控制粗调与精调的区分，提升对脉冲源输出延时控制的精度和准确性。
进一步的，通过调节储能元件3的容值改变脉冲后沿时间，从而控制输出波形的脉宽。
进一步的，开关器件4为雪崩三极管、绝缘栅双极型晶体管或快速离子化开关等固态半导体器件。
进一步的，充电隔离元件5为充电隔离电阻、隔离电感或二极管。
一种采用如权利要求1控制装置的脉冲源输出延时控制方法，包括以下步骤：
S1打开直流供电模块，其向脉冲源电路提供大小为VCC的直流偏置电压，脉冲源开始工作；直流电压经过两个充电隔离电阻对级间电容充电，充电完成后的级间电容两端电势差为VCC；此时各级的雪崩三极管均未导通，并在集电极-发射极间的偏置电压作用下处于临界雪崩状态；
S2触发信号由输入端口引入电路，第一级雪崩三极管的基极受到触发信号作用后，三极管发生雪崩导通，第一级电容左侧电势跳变为0，右侧电势跳变为-VCC；这个过程同时也给第二级雪崩三极管的基极和发射极电势带来了突变，第二级三极管在过电压和快前沿电压的综合作用下继续雪崩导通，第二级电容左侧电势跳变为-VCC，右侧电势跳变为-2VCC；后续各级雪崩三极管都以这种方式相继导通，所有级间电容串联通过负载放电，形成脉冲电压输出；
S3在步骤1、2中，保持雪崩三极管直流负压偏置电源7的输出电压VTune为0、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8的电路参数不变，通过示波器记录脉冲源电路输出波形的参数、及其与时间基准信号之间的相对延时，即可获得通过装置控制脉冲源输出延时之前的初始状态；
S4保持雪崩三极管基极-发射极并联电阻8的阻值RTune等电路参数不变，只调节雪崩三极管直流负压偏置电源7的输出电压VTune，重复上述脉冲源充放电工作、测量并记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，即可获得当前脉冲源的输出延时只受基极负压偏置大小影响的规律和实测数据。
S5保持雪崩三极管直流负压偏置电源7的输出电压VTune为0、且其他电路参数不变，只调节雪崩三极管基极-发射极并联电阻RTune8的阻值，重复测量、记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，即可获得当前脉冲源的输出延时只受阻值RTune大小影响的规律和实测数据。
S6比较并分析S4、S5中单独调节雪崩三极管基极负压偏置VTune和基极-发射极并联电阻RTune这两种方式分别能够达到的脉冲源输出延时调节范围和精度；以此为依据继续调整分压限流电阻RB的阻值，使其与负压偏置VTune和可调电阻RTune等电路参数相匹配，优化延时控制装置能够实现的延时调节范围和精度，提高延时控制的精度和准确性，并实现“粗调/精调”的延时控制精度区分，使其更加贴合实际应用需要。
S7电路参数调整完成后，在“只调VTune”、“只调RTune”、“协同调整VTune和RTune”这三种工作情况下，再次进行测量、记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，获得当前脉冲源及电路参数下输出波形延时受“负压偏置VTune、阻值RTune”这两个可调参数的影响规律和实测数据。
S8根据前述得到的实测数据，针对不同应用场景需求对延时控制装置进行设置、标定与校正，进而通过调节雪崩三极管静态工作点这种方式，实现方便快捷、灵活准确的固态脉冲源输出波形延时控制。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明针对调节雪崩三极管基极电压和电阻、改变其静态工作点的器件工作过程进行分析，通过调节基极负压偏置与基极-发射极并联电阻值的大小，实现了固态脉冲源输出波形延时的精准控制。
2、本发明延时控制装置电路结构简单，只需利用直流电源、电感、电阻等基本电子元器件搭建简单电路、仅改变脉冲源第一级雪崩三极管的静态工作点，即可完成高精度的延时控制，具有更强的灵活性和工作稳定性。
3、本发明相较于通过光纤延迟线、电路控制延时芯片等调节触发信号到达时间等延时控制方式，本发明控制装置更加紧凑小巧，控制过程方便灵活；相较于通过改变雪崩三极管集电极-发射极间的偏置电压调整脉冲源输出延时的方式，本发明控制装置及方法不会改变脉冲源的输出幅值，能够保持脉冲源输出参数的稳定性。
4、本发明提出的延时控制装置及方法将有助于改进脉冲源的延时控制结构、提高脉冲源对环境温度等外部工作条件变化的适应性，可以应用于脉冲功率合成等相关技术领域，并为解决与雪崩三极管静态工作点相有关的其他相似问题提供解决思路。
附图说明
图1固态脉冲源输出波形延时控制装置结构示意图。
图2固态脉冲源输出波形延时控制方法工作流程图；
图3雪崩三极管伏安特性曲线示意图；
图4实施例中脉冲源输出波形延时随基极负压偏置的变化趋势；
图5实施例中调节基极负压偏置对波形参数的影响情况；
图6实施例中脉冲源输出波形延时随基极-发射极并联电阻值的变化趋势；
图7实施例中调节基极-发射极并联电阻值对波形参数的影响情况。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
本发明提供了一种固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法，控制装置结构示意图如图1所示，具体包括触发信号输入端口1、直流供电模块2、储能元件3、开关器件4、充电隔离元件5、脉冲源波形输出端口6、雪崩三极管直流负压偏置电源7、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8；固态脉冲源输出波形延时控制方法的工作流程图如图2所示，展示了控制装置工作与方法执行的过程。
一种固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法，控制装置是在基于雪崩三极管搭建的Marx电路脉冲源基础上，添加能够调节雪崩三极管基极电压和电阻大小的电路结构，改变三极管的静态工作点，从而改变脉冲源的输出波形延时。
由于脉冲源输出延时主要受触发信号到达第一级雪崩三极管的时间、以及第一级雪崩三极管的静态工作点这两个因素影响，因此本发明装置及方法中的基极电压和电阻调节结构都只需要对第一级雪崩三极管添加；控制装置具体包括触发信号输入端口1、直流供电模块2、储能元件3、开关器件4、充电隔离元件5、脉冲源波形输出端口6、雪崩三极管直流负压偏置电源7、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8；
触发信号输入端口1，可为脉冲源电路中的第一级雪崩三极管提供具有特定电压幅值与前沿斜率的触发信号，使在偏置电压作用下处于临界雪崩状态的三极管迅速导通，随后作为开关器件的各级雪崩三极管将在触发导通、过压导通的综合作用下继续迅速导通，从而使主回路中的储能元件3串联形成放电回路，获得脉冲电压输出；
直流供电模块2，可为脉冲源电路提供直流偏置电压；偏置电压加在如雪崩三极管的开关器件4两端，使得雪崩三极管处于临界雪崩状态；同时，在开关器件未导通时，偏置电压还能对电路中的储能元件3(如电容)进行充电，完成脉冲源电路的充电过程；
储能元件3，常用器件包括电容、电感等，常见为Marx电路中的级间电容，在开关器件未导通时并联在直流偏置电源两端，经过充电完成电能存储，在开关器件导通后串联形成放电回路，对负载放电形成高压脉冲；其容值大小直接决定放电时间，因此可通过调节容值改变脉冲后沿时间，从而控制输出波形的脉宽；
开关器件4，可以选择雪崩三极管、绝缘栅双极型晶体管、快速离子化开关等固态半导体器件，其作用在于通过改变电路的导通或断路状态实现脉冲源充放电状态的切换，不同开关器件则对应不同的脉冲形成电路；本发明中的开关器件以雪崩三极管为例，以便理解延时控制装置及方法的工作原理；
充电隔离元件5，其作用为在充电过程中控制对储能元件3的充电电流大小，调节主回路充电速度；在放电过程中隔离放电回路与直流供电模块2，减小放电回路的漏电流，从而保证脉冲输出的幅值和效率；可以选择电阻、电感、二极管等元器件实现，本发明中以充电隔离电阻为例；
脉冲源波形输出端口6，其与负载相连可获得高压脉冲输出，通过设计相应电路结构能够实现输出高压脉冲正负极性的转换；前述6个部分可以组成脉冲源电路的基本结构；
雪崩三极管直流负压偏置电源7，其经过隔离电感Liso、分压限流电阻RB、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8(RTune)后再接到地，为脉冲源第一级雪崩三极管的基极提供负压偏置，其中电感Liso用于降低触发信号与负压电源之间的相互干扰；在负压偏置电路中的Liso、RB、RTune等元器件的感量、阻值等参数不变时，调节负压偏置电源电压VTune改变的是第一级雪崩三极管基极-发射极之间的反向偏压BVCEX；BVCEX也是雪崩三极管集电极和发射极之间的击穿电压，因此调节负压偏置VTune可以起到控制第一级雪崩三极管静态工作点的作用，从而改变脉冲源输出延时；
雪崩三极管基极-发射极并联电阻8，为并联在脉冲源第一级雪崩三极管的基极和发射极两端的可调电阻；此时雪崩三极管集电极和发射极之间的击穿电压为BVCER，调节基极-发射极并联电阻RTune也可以控制第一级雪崩三极管的静态工作点，因此可以改变脉冲源输出延时；并且这种调节方式不需要外加雪崩三极管直流负压偏置的电源7也能够独立工作；
当直流负压偏置电源7、基极-发射极并联电阻8的电路结构同时存在时，改变RTune的阻值也能够实现第一级雪崩三极管基极-发射极反向偏压的调整，因此通过搭配不同的电压VTune、阻值RTune和RB等参数，还可以更加精细地控制三极管的静态工作点，进而通过“负压偏置VTune、阻值RTune”这两个可调参数实现延时控制“粗调/精调”的精度区分，进一步提高对脉冲源输出延时控制的精度和准确性。
本发明还提供一种基于上述控制装置的脉冲源输出延时控制方法，该方法包括以下步骤：
S1打开直流供电模块，其向脉冲源电路提供大小为VCC的直流偏置电压，脉冲源开始工作；直流电压经过两个充电隔离电阻对级间电容充电，充电完成后的级间电容两端电势差为VCC；此时各级的雪崩三极管均未导通，并在集电极-发射极间的偏置电压作用下处于临界雪崩状态；
S2触发信号由输入端口引入电路，第一级雪崩三极管的基极受到触发信号作用后，三极管发生雪崩导通，第一级电容左侧电势跳变为0，右侧电势跳变为-VCC；这个过程同时也给第二级雪崩三极管的基极和发射极电势带来了突变，第二级三极管在过电压和快前沿电压的综合作用下继续雪崩导通，第二级电容左侧电势跳变为-VCC，右侧电势跳变为-2VCC；后续各级雪崩三极管都以这种方式相继导通，所有级间电容串联通过负载放电，形成脉冲电压输出；
S3在前述过程中，保持雪崩三极管直流负压偏置电源7的输出电压VTune为0、雪崩三极管基极-发射极并联电阻8的阻值RTune等电路参数不变，通过示波器记录脉冲源电路输出波形的参数、及其与时间基准信号之间的相对延时，即可获得通过装置控制脉冲源输出延时之前的初始状态。
S4保持雪崩三极管基极-发射极并联电阻8的阻值RTune等电路参数不变，只调节雪崩三极管直流负压偏置电源7的输出电压VTune，重复上述脉冲源充放电工作、测量并记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，即可获得当前脉冲源的输出延时只受基极负压偏置大小影响的规律和实测数据。
S5保持雪崩三极管直流负压偏置电源7的输出电压VTune为0、且其他电路参数不变，只调节雪崩三极管基极-发射极并联电阻8的阻值RTune，重复测量、记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，即可获得当前脉冲源的输出延时只受阻值RTune大小影响的规律和实测数据。
S6比较并分析S4、S5中单独调节雪崩三极管基极负压偏置VTune和基极-发射极并联电阻RTune这两种方式分别能够达到的脉冲源输出延时调节范围和精度；以此为依据继续调整分压限流电阻RB的阻值，使其与负压偏置VTune和可调电阻RTune等电路参数相匹配，优化延时控制装置能够实现的延时调节范围和精度，提高延时控制的精度和准确性，并实现“粗调/精调”的延时控制精度区分，使其更加贴合实际应用需要。
S7电路参数调整完成后，在“只调VTune”、“只调RTune”、“协同调整VTune和RTune”这三种工作情况下，再次进行测量、记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，获得当前脉冲源及电路参数下输出波形延时受“负压偏置VTune、阻值RTune”这两个可调参数的影响规律和实测数据。
S8根据前述得到的实测数据，针对不同应用场景需求对延时控制装置进行设置、标定与校正，进而通过调节雪崩三极管静态工作点这种方式，实现方便快捷、灵活准确的固态脉冲源输出波形延时控制。
实施例
便于加强理解本发明的具体实施例的详细说明如下：
具体实施例中的延时控制装置基于69级Marx电路脉冲源搭建，其中触发信号输入端口1引入的触发脉冲为幅值约6V、前沿约1ns、半宽约50ns的矩形波脉冲；直流供电模块2给脉冲源电路提供235V的直流电压；储能元件3为容值1nF的贴片电容；开关器件4均为FMMT417型号的雪崩三极管；充电隔离元件5为10kΩ贴片电阻；脉冲源波形输出端口6的阻抗为50Ω；雪崩三极管直流负压偏置电源7为第一级雪崩三极管的基极提供大小为VTune的可调负压偏置，其中分压限流电阻RB阻值为1kΩ；雪崩三极管基极-发射极并联电阻8(RTune)采用的是1kΩ可调节电位器，实际阻值调整范围约为50-900Ω。
参照本发明延时控制装置及方法的工作流程，本实施例分别通过调节第一级雪崩三极管负压偏置VTune及其基极-发射极并联电阻RTune的实验，对采取这两种方式控制脉冲源输出延时的可行性以及控制规律进行了验证并获得了实测数据。
首先调节控制装置中的第一级雪崩三极管负压偏置VTune。保持第一级雪崩三极管基极-发射极并联电阻RTune的阻值为750Ω、其他电路参数不变，脉冲源输出延时随基极负压偏置VTune的变化趋势如图4所示，基极负压偏置VTune对输出脉冲的前沿、脉宽、幅值等波形参数的影响情况如图5所示。可以看出，VTune在-6.5V-0V的范围内变化时，脉冲源输出延时改变量的大小与VTune的绝对值大小基本呈线性关系，负压VTune的绝对值越大，脉冲源输出延时越延后；VTune每变化100mV，脉冲源输出波形与基准信号间的延时改变约50ps，延时调节范围约5ns；脉冲前沿、脉宽、幅值等波形参数则受VTune影响较小，各参数值基本保持稳定；但当VTune达到-6.5V时，脉冲源输出延时的抖动值由约20ps增大至约254ps，这将会影响功率合成等应用中脉冲源的相对延时稳定性，因此实际应用中需要通过实测、标定等过程，将VTune的调节范围控制在保证脉冲源稳定运行的合理区间内。
随后调节控制装置中第一级雪崩三极管的基极-发射极并联电阻RTune。将第一级雪崩三极管负压偏置VTune置为0、其他电路参数不变，仅通过可调节电位器改变RTune的阻值时，脉冲源输出延时随基极-发射极并联电阻RTune的变化趋势如图6所示，基极-发射极并联电阻RTune对输出脉冲的前沿、脉宽、幅值等波形参数的影响情况如图7所示。可以看出，RTune在50-900Ω的范围内变化时，RTune阻值越小则脉冲源输出延时越延后；脉冲源输出波形与基准信号间的延时总计改变约175ps，并且在50-100Ω的范围内输出延时变化更明显；脉冲前沿、脉宽、幅值等波形参数基本不受RTune影响。
综合图4-图7展示的实测结果可知，调节第一级雪崩三极管负压偏置VTune及其基极-发射极并联电阻RTune的这两种方式，对于控制脉冲源输出延时有明显效果，并且基本不影响脉冲源输出波形的前沿、脉宽、幅值等参数，具有较强的可行性。
在实际应用中还可以在此基础上继续调整分压限流电阻RB的阻值，使其与负压偏置VTune和可调电阻RTune等电路参数相匹配，优化延时控制装置能够实现的延时调节范围和精度；此外，还可以协同调整VTune和RTune以便提高延时控制的精度和准确性，并实现“粗调/精调”的延时控制精度区分。
同时针对不同应用场景并结合实测数据，可对延时控制装置进行设置、标定与校正，进而通过本发明固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法，实现方便快捷、灵活准确的脉冲源输出延时控制。
以上是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。凡依本发明技术方案所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，包括触发信号输入端口(1)、直流供电模块(2)、储能元件(3)、开关器件(4)、充电隔离元件(5)、脉冲源波形输出端口(6)、雪崩三极管直流负压偏置电源(7)、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)；
所述触发信号输入端口(1)，用于为脉冲源电路中的第一级雪崩三极管提供具有一定电压幅值与前沿斜率的触发信号，使在偏置电压作用下处于临界雪崩状态的三极管迅速导通，开关器件(4)将在触发导通、过压导通的作用下继续迅速导通，从而使主回路中的储能元件(3)串联形成放电回路，获得脉冲电压输出；
所述直流供电模块(2)，用于为脉冲源电路提供直流偏置电压；偏置电压加在开关器件(4)两端，使其处于临界雪崩状态；同时，在开关器件(4)未导通时，该偏置电压还能对电路中的储能元件(3)进行充电，完成脉冲源电路的充电过程；
所述储能元件(3)，在开关器件(4)未导通时并联在直流偏置电源两端，经过充电完成电能存储，在开关器件导通后串联形成放电回路，对负载放电形成高压脉冲；
所述开关器件(4)，用于通过改变电路的导通或断路状态实现脉冲源充放电状态的切换，不同开关器件对应不同的脉冲形成电路；
所述充电隔离元件(5)，用于在充电过程中控制对储能元件(3)的充电电流大小，调节主回路充电速度；在放电过程中隔离放电回路与直流供电模块(2)，减小放电回路的漏电流，从而保证脉冲输出的幅值和效率；
所述脉冲源波形输出端口(6)与负载相连用于获得高压脉冲输出，通过设计相应电路结构能够实现输出高压脉冲正负极性的转换；
所述雪崩三极管直流负压偏置电源(7)，其经过隔离电感Liso、分压限流电阻RB、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)后再接到地，为脉冲源第一级雪崩三极管的基极提供负压偏置，其中隔离电感Liso用于降低触发信号与负压电源之间的相互干扰；在负压偏置电路中的隔离电感Liso、分压限流电阻RB、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)这些元器件的感量、阻值等参数不变时，雪崩三极管直流负压偏置电源(7)的电压VTune改变的是第一级雪崩三极管基极-发射极之间的反向偏压BVCEX；BVCEX也是雪崩三极管集电极和发射极之间的击穿电压，调节负压偏置电源电压VTune能够控制第一级雪崩三极管静态工作点，从而改变脉冲源输出延时；
所述雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)，为并联在脉冲源第一级雪崩三极管的基极和发射极两端的可调电阻；此时雪崩三极管集电极和发射极之间的击穿电压为BVCER，调节雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)的阻值也能够控制第一级雪崩三极管的静态工作点，从而改变脉冲源输出延时；此调节方式不需要外加雪崩三极管直流负压偏置电源(7)也能够独立工作。
2.一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，当雪崩三极管直流负压偏置电源(7)、基极-发射极并联电阻(8)的电路结构同时存在时，改变基极-发射极并联电阻(8)的阻值也能够实现第一级雪崩三极管基极-发射极反向偏压的调整，因此通过搭配不同的负压偏置电源电压VTune、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)和分压限流电阻RB，能够更加精细地控制三极管的静态工作点，进而通过负压偏置电源电压VTune、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)的阻值RTune这两个可调参数实现延时控制粗调与精调的区分，提升对脉冲源输出延时控制的精度和准确性。
3.根据权利要求1所述的一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，通过调节所述储能元件(3)的容值改变脉冲后沿时间，从而控制输出波形的脉宽。
4.根据权利要求1所述的一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，所述开关器件(4)为雪崩三极管、绝缘栅双极型晶体管或快速离子化开关等固态半导体器件。
5.根据权利要求1所述的一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，所述充电隔离元件(5)为充电隔离电阻、隔离电感或二极管。
6.一种采用如权利要求1所述控制装置的脉冲源输出延时控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1打开直流供电模块，其向脉冲源电路提供大小为VCC的直流偏置电压，脉冲源开始工作；直流电压经过两个充电隔离电阻对级间电容充电，充电完成后的级间电容两端电势差为VCC；此时各级的雪崩三极管均未导通，并在集电极-发射极间的偏置电压作用下处于临界雪崩状态；
S2触发信号由输入端口引入电路，第一级雪崩三极管的基极受到触发信号作用后，三极管发生雪崩导通，第一级电容左侧电势跳变为0，右侧电势跳变为-VCC；这个过程同时也给第二级雪崩三极管的基极和发射极电势带来了突变，第二级三极管在过电压和快前沿电压的综合作用下继续雪崩导通，第二级电容左侧电势跳变为-VCC，右侧电势跳变为-2VCC；后续各级雪崩三极管都以这种方式相继导通，所有级间电容串联通过负载放电，形成脉冲电压输出；
S3在步骤1、2中，保持雪崩三极管直流负压偏置电源(7)的输出电压VTune为0、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)的电路参数不变，通过示波器记录脉冲源电路输出波形的参数、及其与时间基准信号之间的相对延时，即可获得通过所述装置控制脉冲源输出延时之前的初始状态；
S4保持雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)的阻值RTune等电路参数不变，只调节雪崩三极管直流负压偏置电源(7)的输出电压VTune，重复上述脉冲源充放电工作、测量并记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，即可获得当前脉冲源的输出延时只受基极负压偏置大小影响的规律和实测数据。
S5保持雪崩三极管直流负压偏置电源(7)的输出电压VTune为0、且其他电路参数不变，只调节雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)的阻值RTune，重复测量、记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，即可获得当前脉冲源的输出延时只受阻值RTune大小影响的规律和实测数据。
S6比较并分析S4、S5中单独调节雪崩三极管基极负压偏置VTune和基极-发射极并联电阻RTune这两种方式分别能够达到的脉冲源输出延时调节范围和精度；以此为依据继续调整分压限流电阻RB的阻值，使其与负压偏置VTune和可调电阻RTune等电路参数相匹配，优化所述延时控制装置能够实现的延时调节范围和精度，提高延时控制的精度和准确性，并实现“粗调/精调”的延时控制精度区分，使其更加贴合实际应用需要。
S7电路参数调整完成后，在“只调VTune”、“只调RTune”、“协同调整VTune和RTune”这三种工作情况下，再次进行测量、记录脉冲源输出波形及其相对延时等过程，获得当前脉冲源及电路参数下输出波形延时受“负压偏置VTune、阻值RTune”这两个可调参数的影响规律和实测数据。
S8根据前述得到的实测数据，针对不同应用场景需求对所述延时控制装置进行设置、标定与校正，进而通过调节雪崩三极管静态工作点这种方式，实现方便快捷、灵活准确的固态脉冲源输出波形延时控制。
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