CN218998035U - 脉冲展宽电路和脉冲压缩电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种脉冲展宽电路和脉冲压缩电路，脉冲展宽电路用于将窄脉冲信号展宽为宽脉冲信号输出，脉冲展宽电路包括：比较器，比较器具有同相输入端、反相输入端以及数字信号输出端，反相输入端用于输入窄脉冲信号，数字信号输出端用于输出宽脉冲信号；恒压源，用于输出参考电压，参考电压小于窄脉冲信号的最大值；分压电路，分压电路的输入端连接于恒压源，分压电路的输出端连接于同相输入端，分压电路用于将参考电压做分压处理输出至同相输入端；反馈电容，连接在数字信号输出端和同相输入端之间。本实用新型的脉冲展宽电路和脉冲压缩电路，能够将常规脉冲信号展宽或压缩，且成本较低。

Description

脉冲展宽电路和脉冲压缩电路

技术领域

本实用新型涉及超快激光器技术领域，特别是涉及脉冲展宽电路和脉冲压缩电路。

背景技术

现有市面一些高精密超快脉冲激光类产品中，有较多的应用场合需要用到极窄脉宽的电驱动信号功能，而通过主智能芯片产生的信号均为方波或高占空比波形，脉冲宽度无法达到超快激光器的要求。

在另外一些应用场合下，需要对极窄脉冲信号进行脉冲采样，包含计算频率、同步控制信号等。使用最原始的光信号，无法做到稳定个数的脉冲，迫切需要一种方案可以对脉宽进行展宽后，再进行频率采样和对外信号同步。

因此，需要一种简单可靠的硬件电路，实现对常规脉冲信号的脉宽压缩或展宽，进而使得智能芯片对极限光信号的采样和智能芯片对极限光器件的驱动成为可能。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种脉冲展宽电路，能够将常规脉冲信号展宽，且成本较低。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种脉冲展宽电路，用于将窄脉冲信号展宽为宽脉冲信号输出，所述脉冲展宽电路包括：

比较器，所述比较器具有同相输入端、反相输入端以及数字信号输出端，所述反相输入端用于输入所述窄脉冲信号，所述数字信号输出端用于输出所述宽脉冲信号；

恒压源，用于输出参考电压，所述参考电压小于所述窄脉冲信号的最大值；

分压电路，所述分压电路的输入端连接于所述恒压源，所述分压电路的输出端连接于所述同相输入端，所述分压电路用于将所述参考电压做分压处理输出至所述同相输入端；

反馈电容，连接在所述数字信号输出端和所述同相输入端之间。

优选地，所述分压电路包括：

延时电容，一端连接于所述同相输入端，另一端接地；

充放电电阻，连接在所述恒压源和所述延时电容之间，所述恒压源通过所述充放电电阻向所述延时电容充电或放电。

优选地，所述充电电阻为可调电阻。

优选地，所述脉冲展宽电路还包括限流电阻，所述限流电阻的一端连接于所述分压电路的输出端，所述限流电阻的另一端连接于所述同相输入端。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型还提供一种脉冲压缩电路，用于将宽脉冲信号压缩为窄脉冲信号输出，所述脉冲压缩电路包括：

比较器，所述比较器具有同相输入端、反相输入端以及数字信号输出端，所述同相输入端用于输入所述宽脉冲信号，所述数字信号输出端用于输出所述窄脉冲信号；

恒压源，所述恒压源用于输出参考电压，所述参考电压小于所述宽脉冲信号的最大值；

分压电路，所述分压电路的输入端连接于所述恒压源，所述分压电路的输出端连接于所述反相输入端；

反馈电容，连接在所述数字信号输出端和所述反相输入端之间。

优选地，所述分压电路包括：

延时电容，一端连接于所述反相输入端，另一端接地；

充放电电阻，连接在所述恒压源和所述延时电容之间，所述恒压源通过所述充放电电阻向所述延时电容充电或放电。

优选地，所述充电电阻为可调电阻。

优选地，所述脉冲压缩电路还包括限流电阻，所述限流电阻的一端连接于所述分压电路的输出端，所述限流电阻的另一端连接于所述反相输入端。

如上所述，本实用新型的脉冲展宽电路和脉冲压缩电路，具有以下有益效果：实现对常规脉冲信号的展宽和压缩，且成本较低。

附图说明

图1显示为本实用新型一实施例的脉冲展宽电路的结构图。

图2显示为图1中的脉冲展宽电路的原理图。

图3显示为本实用新型一实施例的脉冲压缩电路的结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

如图1所示，本实用新型提供一种脉冲展宽电路，用于将窄脉冲信号Narrow-Pulse展宽为宽脉冲信号Broad-Pulse输出，脉冲展宽电路包括比较器COMP1、恒压源、分压电路、以及反馈电容C1。

比较器COMP1具有同相输入端、反相输入端以及数字信号输出端。反相输入端用于输入窄脉冲信号Narrow-Pulse，数字信号输出端用于输出宽脉冲信号Broad-Pulse。恒压源用于输出参考电压Vref，参考电压Vref小于窄脉冲信号Narrow-Pulse的最大值。分压电路的输入端连接于恒压源，分压电路的输出端连接于同相输入端，分压电路用于将参考电压做分压处理输出至同相输入端。反馈电容连接在数字信号输出端和同相输入端之间。

本实施例中的窄脉冲信号Narrow-Pulse的波形可以为图2所示的三角波、也可以为锯齿波、梯形波、方波等。下面假设比较器COMP1的电源电压为3.3V，参考电压Vref的大小为1.8V，窄脉冲信号Narrow-Pulse的最大值为2V，对脉冲展宽电路的工作原理进行阐述。

在T0～T1时段，窄脉冲信号Narrow-Pulse的脉冲尖峰尚未到达反相输入端，反相输入端的电压为0V。在此期间，分压电路逐步接近稳态，同相输入端的电压约等于参考电压Vref，即1.8V。比较器COMP1的同相输入端电压大于反相输入端电压，比较器COMP1的数字信号输出端输出高电平，即电源电压3.3V。反馈电容C1两端的电压差为1.8V-3.3V＝-1.5V。

在T2时刻，窄脉冲信号Narrow-Pulse的脉冲峰值刚好到达反相输入端，反相输入端的电压为2V。此时，比较器COMP1的同相输入端电压1.8V小于反相输入端电压2V，比较器COMP1的数字信号输出端的电压发生瞬间翻转，并输出低电平0V。由于反馈电容C1两端的电压差无法突变，同相输入端的电压瞬间翻转为0V-1.5V＝-1.5V。

在T3～T4时段，窄脉冲信号Narrow-Pulse的脉冲峰消失之后，反相输入端的电压恢复到低电平0V。由于存在分压电路，同相输入端的电压的变化趋势为：从-1.5V逐渐上升至参考电压Vref＝1.8V。在T4时刻，在同相输入端的电压到达0V。在T3～T4时段内，比较器COMP1的同相输入端电压仍然小于反相输入端电压，比较器COMP1的数字信号输出端的电压仍然保持为低电平0V。

在到达T4时刻的前一刻，在同相输入端和反相输入端的电压均为0V，此时，反馈电容C1两端的电压差为0V-0V＝0V。在到达T4时刻后，同相输入端的电压大于0V，反相输入端的电压仍为0V，比较器COMP1的同相输入端电压大于反相输入端电压，比较器COMP1的数字信号输出端的电压再次发生瞬间翻转，并输出高电平3.3V。由于反馈电容C1两端的电压差无法突变，同相输入端的电压瞬间翻转为3.3V-0V＝3.3V。

在T4～T5时段，反相输入端的电压仍为0V，由于存在分压电路，同相输入端的电压的变化趋势为：从3.3V逐渐下降至参考电压Vref＝1.8V。在此过程中，比较器COMP1的同相输入端电压大于反相输入端电压，比较器COMP1的数字信号输出端的电压维持输出高电平，即电源电压3.3V。直至反馈电容C1两端的电压差为1.8V-3.3V＝-1.5V，即回到前述的在T0～T1时段的情形，依次循环。

综上，本实施例利用反馈电容两端压差不能突变的特性，将比较器COMP的数字信号输出端的电压反馈至同相输入端，造成同相输入端的电压跃变。本实施例还利用分压电路使跃变后的同相输入端电压逐渐向参考电压回归，回归过程中通过与反相输入端的电压比较完成比较器COMP1的自动翻转，从而将窄脉冲信号Narrow-Pulse展宽为宽脉冲信号Broad-Pulse输出。

于本实施例中，分压电路包括延时电容C2和充放电电阻RT1。延时电容C2的一端连接于同相输入端，另一端接地。充放电电阻RT1连接在恒压源和延时电容C2之间，恒压源通过充放电电阻RT1向延时电容C2充电或放电。本实施例通过延时电容C2和充放电电阻RT1组成RC分压电路，通过改变延时电容C2或充放电电阻RT1的参数可以调整RC分压电路的时间常数，进而调整宽脉冲信号的脉冲宽度。具体的，当同相输入端的电压跃变为大于参考电压Vref时，延时电容C2通过充放电电阻RT1向恒压源放电。当同相输入端的电压跃变为小于参考电压Vref时，恒压源通过充放电电阻RT1向延时电容C2充电。

为方便现场调节宽脉冲信号Broad-Pulse的脉冲宽度，于本实施例中，充放电电阻RT1为可调电阻，例如电位器。如图2所示，在每个窄脉冲的尖峰之后，比较器COMP1的数字信号输出端产生一个反相脉冲(参考T2～T4时段对应的向下脉冲)。通过减小充放电电阻RT1的阻值，可以缩短延时电容C2的充电时间，进而减小反相脉冲的宽度。反之，通过增加充放电电阻RT1的阻值，可以延长延时电容C2的充电时间，进而增加反相脉冲的宽度。由于比较器COMP1的数字信号输出端产生的是矩形波，反相脉冲的宽度减少可视为宽脉冲信号Broad-Pulse的脉冲宽度增加。

于本实施例中，脉冲展宽电路还包括限流电阻R1，限流电阻R1的一端连接于分压电路的输出端，限流电阻R1的另一端连接于同相输入端。

如图3所示，本实用新型提供一种脉冲压缩电路，用于将宽脉冲信号Broad-Pulse压缩为窄脉冲信号Narrow-Pulse输出，脉冲压缩电路包括比较器COMP2、恒压源、分压电路、以及反馈电容C3。

比较器COMP2具有同相输入端、反相输入端以及数字信号输出端。同相输入端用于输入宽脉冲信号Broad-Pulse，数字信号输出端用于输出窄脉冲信号Narrow-Pulse。恒压源用于输出参考电压Vref，参考电压Vref小于宽脉冲信号Broad-Pulse的最大值。分压电路的输入端连接于恒压源，分压电路的输出端连接于反相输入端。反馈电容连接在输出端和反相输入端之间。

下面假设比较器COMP2的电源电压为3.3V，参考电压Vref的大小为1.5V，宽脉冲信号Broad-Pulse的最大值为3V，对脉冲压缩电路的工作原理进行阐述。

初始状态下，比较器COMP2同相输入端的电平为0V，反相输入端的电平为1.5V。比较器COMP2的反相输入端电压大于同相输入端电压，比较器COMP2的数字信号输出端的电压维持输出低电平0V，反馈电容C3两端的电压差为1.5V-0V＝1.5V。

宽脉冲信号Broad-Pulse的高电平到来后，同相输入端的电平为3V，反相输入端的电平仍为1.5V。比较器COMP2的反相输入端电压小于同相输入端电压，比较器COMP2的数字信号输出端的电压翻转为高电平3.3V，由于反馈电容C3两端的电压差不能突变，同相输入端的电压随之翻转为1.5V+3.3V＝4.8V，导致比较器COMP2的反相输入端电压大于同相输入端电压，比较器COMP2的数字信号输出端的电压重新翻转为低电平0V。理论上，比较器的上升和下降沿时延决定了可以产生的窄脉冲信号Narrow-Pulse的最小值。

于本实施例中，分压电路包括延时电容C4和充放电电阻RT2。延时电容C4的一端连接于反相输入端，另一端接地。充放电电阻RT2连接在恒压源和延时电容C4之间，恒压源通过充放电电阻RT2向延时电容C4充电或放电。

于本实施例中，充放电电阻RT2为可调电阻，例如电位器。

于本实施例中，脉冲展宽电路还包括限流电阻R2，限流电阻R2的一端连接于分压电路的输出端，限流电阻R2的另一端连接于反相输入端。

本实用新型仅需要增加一个常规的贴片电容和可调电阻，就实现了对脉冲信号的脉宽展宽和压缩的功能，可以适用于超快激光电路的多个地方，实现对电控信号的灵活处理，增加了系统控制的稳定性，几乎不会增加任何成本。此外，由于所用器件都属于常规的高稳定性器件，本实用新型非常适合大批量工业应用，特别是超快激光器领域的窄脉宽采样和窄脉宽驱动部分。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种脉冲展宽电路，用于将窄脉冲信号展宽为宽脉冲信号输出，其特征在于，所述脉冲展宽电路包括：

比较器，所述比较器具有同相输入端、反相输入端以及数字信号输出端，所述反相输入端用于输入所述窄脉冲信号，所述数字信号输出端用于输出所述宽脉冲信号；

恒压源，用于输出参考电压，所述参考电压小于所述窄脉冲信号的最大值；

分压电路，所述分压电路的输入端连接于所述恒压源，所述分压电路的输出端连接于所述同相输入端，所述分压电路用于将所述参考电压做分压处理输出至所述同相输入端；

反馈电容，连接在所述数字信号输出端和所述同相输入端之间。

2.根据权利要求1所述的脉冲展宽电路，其特征在于，所述分压电路包括：

延时电容，一端连接于所述同相输入端，另一端接地；

充放电电阻，连接在所述恒压源和所述延时电容之间，所述恒压源通过所述充放电电阻向所述延时电容充电或放电。

3.根据权利要求2所述的脉冲展宽电路，其特征在于，所述充放电电阻为可调电阻。

4.根据权利要求1所述的脉冲展宽电路，其特征在于，所述脉冲展宽电路还包括限流电阻，所述限流电阻的一端连接于所述分压电路的输出端，所述限流电阻的另一端连接于所述同相输入端。

5.一种脉冲压缩电路，用于将宽脉冲信号压缩为窄脉冲信号输出，其特征在于，所述脉冲压缩电路包括：

比较器，所述比较器具有同相输入端、反相输入端以及数字信号输出端，所述同相输入端用于输入所述宽脉冲信号，所述数字信号输出端用于输出所述窄脉冲信号；

恒压源，所述恒压源用于输出参考电压，所述参考电压小于所述宽脉冲信号的最大值；

分压电路，所述分压电路的输入端连接于所述恒压源，所述分压电路的输出端连接于所述反相输入端；

反馈电容，连接在所述数字信号输出端和所述反相输入端之间。

6.根据权利要求5所述的脉冲压缩电路，其特征在于，所述分压电路包括：

延时电容，一端连接于所述反相输入端，另一端接地；

充放电电阻，连接在所述恒压源和所述延时电容之间，所述恒压源通过所述充放电电阻向所述延时电容充电或放电。

7.根据权利要求6所述的脉冲压缩电路，其特征在于，所述充放电电阻为可调电阻。

8.根据权利要求5所述的脉冲压缩电路，其特征在于，所述脉冲压缩电路还包括限流电阻，所述限流电阻的一端连接于所述分压电路的输出端，所述限流电阻的另一端连接于所述反相输入端。

Images