JPH11225049A

JPH11225049A - 電気短パルス発生装置

Info

Publication number: JPH11225049A
Application number: JP2592098A
Authority: JP
Inventors: Shinya Fujita; 真也藤田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】外部入力信号の繰返し周波数を大きく変化させ
ても、出力パルスの半値幅の値を一定に保つことができ
る電気短パルス発生装置を提供する。【解決手段】外部入力信号電圧に応じてバイアス電圧Ｖ
_ＣＣおよびバイアス電圧−Ｖ_ＰＰによる電流供給を行う
電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部３と、該供給
部の出力を受けて立ち下がり信号を形成するステップリ
カバリーダイオードＳＲＤ１と、該立ち下がり信号から
インパルスを得る微分回路（Ｃ１、Ｒ２）と、該インパ
ルスのパルス幅を可変するステップリカバリーダイオー
ドＳＲＤ２と、該インパルスのパルス幅が一定となるよ
うに、順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２の供給を制御するバイ
アス電流制御部７とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サンプリング回路
用のサンプリングパルスを発生する電気短パルス発生装
置に関し、特に外部入力信号に同期した電気短パルスを
発生する電気短パルス発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】振幅が１０Ｖ以上で、かつ、半値幅が数
１００ｐｓ未満の負の電気短パルス信号を発生する装置
として、ステップリカバリダイオード（ＳＲＤ）を内蔵
したコムジェネレータを備えるものがある。その電気短
パルス発生装置の主要構成を図９に示す。

【０００３】この電気短パルス発生装置は、外部信号源
から入力される信号を電圧増幅する電圧増幅器１００
と、該電圧増幅器１００の出力を受けて入力周波数と同
じ繰返し周期のくし型波を発生するコムジェネレータ１
０１と、該コムジェネレータ１０１の出力波形の振幅を
減衰させるためのアッテネータ１０２とから構成され
る。コムジェネレータ１０１は、ステップリカバリダイ
オードを内蔵しており、該ステップリカバリダイオード
によって入力周波数と同じ繰返し周期の鋭いパルス列を
発生するようになっている。

【０００４】上記の電気短パルス発生装置では、コムジ
ェネレータ１０１に特定の周波数で、振幅が非常に大き
な正弦波を入力すると、半値幅１００ｐｓ未満で、振幅
が数十Ｖの負の電気短パルスを得られる。コムジェネレ
ータ１０１の出力は、アッテネータ１０２によって数十
Ｖ以下の任意の振幅の信号として取り出される。

【０００５】以上説明した電気短パルス発生装置は負の
電気短パルスを発生するものであったが、正の電気短パ
ルスを発生する装置も実現されている。その電気短パル
ス発生装置の一構成例を図１０に示す。

【０００６】図１０に示す電気短パルス発生回路は、正
のＤＣオフセット付加部２０１、電圧増幅部２０２、電
流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部２０３、電気短
パルス生成部２０４からなる。

【０００７】正のＤＣオフセット付加部２０１は、入力
端子２０５から入力された振幅の小さな外部入力信号に
正のＤＣオフセットを加える。このＤＣオフセットによ
り、後述のＮＰＮトランジスタの動作電圧を十分なもの
にでき、電気短パルス生成部２０４の出力パルスの振幅
をできる限り大きくすることが可能となる。

【０００８】電圧増幅部２０２は、超高速広帯域増幅器
より構成され、正のＤＣオフセット付加部２０１の出力
信号の振幅を増幅する。ここで、電圧増幅部２０２に用
いられる電圧増幅器としては、所望の繰返し周波数範囲
において電圧増幅率がほぼ一定で、かつ、帯域が十分に
あり、増幅器の出力信号（正のＤＣオフセットが加えら
れている信号）の正のピーク電圧最大値が後述の電気短
パルス生成部４から出力される電気短パルスの振幅と同
程度か、それよりも大きくなるようなものを選ぶ。

【０００９】電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部
２０３は、ベースが電圧増幅部２０２の出力に接続さ
れ、コレクタが正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣに接続され、エ
ミッタが抵抗Ｒを介して負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰに接
続されたＮＰＮトランジスタ２０３ａを備える。このＮ
ＰＮトランジスタ２０３ａには、耐電圧が電圧増幅部２
０２出力信号のピーク・ピーク間電圧より大きく、電流
を数百ｍＡ以上流すことができるものが用いられる。正
のバイアス電圧Ｖ_ＣＣは、電圧増幅部２０２の出力信号
の正の最大値と同程度もしくはそれよりやや大きな値に
設定する。負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰは、広帯域電圧増
幅部２０２の出力信号の負のピークの最小値と同程度も
しくはそれより小さな値に設定する。

【００１０】電気短パルス生成部２０４は、ステップリ
カバリダイオードＳＲＤおよびコンデンサＣを備える。
上記電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部２０３の
ＮＰＮトランジスタ２０３ａのエミッタは、ステップリ
カバリダイオードＳＲＤのカソードおよびコンデンサＣ
の一端に接続されており、ステップリカバリダイオード
ＳＲＤのアノードは接地され、コンデンサＣの他端は出
力端子２０６に接続されている。出力端子２０６は抵抗
Ｒ’（〜５０Ω）を介して接地されており、この抵抗
Ｒ’と上記のコンデンサＣとで微分回路が構成されてい
る。

【００１１】上述の正の電気短パルス発生回路では、入
力端子２０５から入力された外部入力信号は、正のＤＣ
オフセット付加部２０１によって正のＤＣオフセットが
加えられ、電圧増幅部２０２にて振幅が増幅されて、電
流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部２０３のＮＰＮ
トランジスタ２０３ａのベースに入力される。ＮＰＮト
ランジスタ２０３ａは、電圧増幅部２０２の出力信号電
圧が負のときにはＯＦＦ状態となり、正のときにはＯＮ
状態となって電流バッファとして働く。

【００１２】電圧増幅部２０２から負の出力信号電圧が
ＮＰＮトランジスタ２０３ａのベースに供給されると、
ＮＰＮトランジスタ２０３ａがＯＦＦ状態になる。ＮＰ
Ｎトランジスタ２０３ａがＯＦＦ状態になると、ＮＰＮ
トランジスタ２０３ａのエミッタにつながっている電力
型抵抗Ｒを介してステップリカバリダイオードＳＲＤに
順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ１が供給され、ステップリカバ
リダイオードＳＲＤがＯＮ状態になる。

【００１３】電圧増幅部２０２からの出力信号電圧が正
になると、ＮＰＮトランジスタ２０３ａがＯＮ状態とな
り、電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部２０３か
らのバイアス電圧の供給は、負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰ
の供給に代わって正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣの供給に切り
替わる。バイアス電圧が負から正に切り替わると、その
バイアス電圧の正負の切り替わりの瞬間から数十ｐｓ〜
数ｎｓ程度だけ経過した後に、ステップリカバリダイオ
ードＳＲＤが急激にＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移す
る。ステップリカバリダイオードＳＲＤがＯＦＦ状態に
遷移すると、出力端子２０６からの出力信号が急激に立
ち上がった後、再び立ち下がる。このときの立ち下がり
は、抵抗Ｒ’とコンデンサＣとで構成される微分回路の
時定数によって決まる。このようにして、急激な立ち上
がりを持つ信号を微分回路に通すことにより論理的に正
のインパルスを得る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電気短パルス発生装置には、以下のような問題
がある。

【００１５】市販のコムジェネレータは、ある特定の周
波数のみにしか対応しておらず、入力可能な信号周波数
帯域が狭い。このため、コムジェネレータを用いた従来
の電気短パルス発生装置の場合、外部入力信号の繰返し
周波数を大きく変化させると、出力電気短パルスの振幅
と幅が大きく変わり、しまいには何も出力を得られない
といった問題が生じる。このように、従来の電気短パル
ス発生装置には、繰返し周波数を大きく変化させること
ができないという大きな制約があった。

【００１６】加えて、振幅が１０Ｖ以上で、かつ、幅の
細い正の電気短パルスを出力できるコムジェネレータは
市販されていないことから、正の出力の電気短パルス信
号が必要な場合は、一般的には、負のコムジェネレータ
の出力信号をパルストランスで反転させて正のパルス出
力信号を用意していた。

【００１７】図６に示した電気短パルス発生装置におい
ては、出力電気短パルスの半値幅はステップリカバリー
ダイオードＳＲＤ２１のＯＮ状態からＯＦＦ状態への遷
移時間と高周波帯コンデンサＣ２１の容量によって決ま
る。そのため、上記と同様、外部入力信号の繰返し周波
数を大きく変化させると、出力電気短パルスの半値幅を
一定に保つことができないという問題がある。

【００１８】加えて、上記のように出力電気短パルスの
半値幅がステップリカバリーダイオードＳＲＤ２１の遷
移時間と高周波帯コンデンサＣ２１の容量によって決ま
るため、それ以上のさらなる短パルス化を図ることはで
きないという問題もある。

【００１９】さらに加えて、発生した電気短パルスに、
正のピークが出現した後に続いて不要な負のオーバーシ
ュートが生じるという問題がある。

【００２０】本発明の目的は、上記各問題を解決し、オ
ーバーシュートを抑制するとともに、外部入力信号の繰
返し周波数を大きく変化させても、出力パルスの半値幅
の値をほぼ一定に保つことができる電気短パルス発生装
置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電気短パルス発生装置は、外部入力信号に
基づく入力電圧の正負に応じてスイッチング動作し、該
スイッチング動作のオン・オフに応じて第１のバイアス
電圧による電流供給および第２のバイアス電圧による電
流供給を行う電流供給手段と、前記電流供給手段の出力
を受け、前記第１のバイアス電圧による電流供給で順方
向バイアス電流が供給されてＯＮ状態となり、前記第２
のバイアス電圧による電流供給でＯＦＦ状態となり、該
ＯＮ状態からＯＦＦ状態への遷移によって急激な立ち上
がりまたは立ち下がりを有する信号を形成する第１のス
テップリカバリーダイオードと、前記第１のステップリ
カバリーダイオードによって形成された信号からインパ
ルスを得る微分回路と、バイアス電流を供給する電流源
と、前記電流源から供給されるバイアス電流で順方向バ
イアス電流が供給されてＯＮ状態となり、前記第２のバ
イアス電圧による電流供給でＯＦＦ状態となり、該ＯＮ
状態からＯＦＦ状態への遷移時間に応じて前記インパル
スのパルス幅を可変する第２のステップリカバリーダイ
オードと、前記インパルスのパルス幅が一定となるよう
な順方向バイアス電流が前記第２のステップリカバリー
ダイオードへ供給されるように、前記外部入力信号の周
波数に応じて前記電流源を制御する制御手段と、を有す
ることを特徴とする。

【００２２】本発明のうちの負のパルスを発生する装置
は、前記第１のバイアス電圧が正のバイアス電圧、前記
第２のバイアス電圧が負のバイアス電圧であり、前記電
流源が正の順方向バイアス電流を供給し、前記微分回路
が前記第１のステップリカバリーダイオードによって形
成された急激な立ち下がりを有する信号から負のインパ
ルスを得るように構成される。

【００２３】上記の場合、前記外部入力信号を入力と
し、該信号に負のＤＣオフセットを加えた信号を生成す
るＤＣオフセット手段と、前記ＤＣオフセット手段にて
生成された信号の振幅を増幅する電圧増幅手段と、をさ
らに有し、前記電流供給手段が、前記電圧増幅手段にて
増幅された信号電圧の正負に応じてスイッチング動作す
るように構成してもよい。

【００２４】また、前記外部入力信号の繰返し周期に同
期して、所定のパルス幅で固定された負のパルス信号を
発生するとともに該発生した負のパルス信号のパルスが
出力されないときのレベルが正になるように所定量の正
のオフセットを付加する固定幅パルス発生手段と、前記
固定幅パルス発生手段にて生成された信号の振幅を増幅
する電圧増幅手段と、をさらに有し、前記電流供給手段
が、前記電圧増幅手段にて増幅された信号電圧の正負に
応じてスイッチング動作するように構成してもよい。

【００２５】さらに、所望の周期のデジタル信号を生成
する制御信号生成手段をさらに有し、固定幅パルス発生
手段が、前記デジタル信号を一方の入力とし、前記外部
入力信号を他方の入力とし、これら入力の論理積をとる
アンド回路と、前記アンド回路の出力を２つに分岐する
バッファと、前記バッファ手段の一方の出力を入力と
し、該入力信号に所定の遅延を与える遅延手段と、リセ
ット端子に前記遅延手段の出力が入力され、クロック端
子に前記バッファ手段のもう一方の出力が入力され、デ
ータ端子に常時ハイレベルが入力され、前記外部入力信
号の立ち上がりに同期した、前記遅延手段によって与え
られる遅延時間に応じた半値幅を有する正のパルス信号
を出力するフリップフロップ手段と、前記フリップフロ
ップ手段の出力信号を入力とし、該入力信号を反転する
とともに該反転した信号のパルスが出力されないときの
レベルが正になるように所定量の正のＤＣオフセットを
付加するオペアンプ手段と、から構成されるものとして
もよい。

【００２６】さらに、前記電流供給手段が、ベースが前
記電圧増幅手段の出力に接続され、コレクタが負のバイ
アス電圧に接続され、エミッタが第１の抵抗を介して正
のバイアス電圧に接続されたＰＮＰトランジスタより構
成され、前記ＰＮＰトランジスタのエミッタが前記第１
のステップリカバリダイオードのアノードに接続される
とともにコンデンサの一端に接続され、該コンデンサの
他端が前記第２のステップリカバリダイオードのアノー
ドに接続されるとともに第２の抵抗を介して接地され、
前記コンデンサおよび第２の抵抗により前記微分回路が
構成されるものとしてもよい。

【００２７】本発明のうちの正のパルスを発生する装置
は、前記第１のバイアス電圧が負のバイアス電圧、前記
第２のバイアス電圧が正のバイアス電圧であり、前記電
流源が負の順方向バイアス電流を供給し、前記微分回路
が前記第１のステップリカバリーダイオードによって形
成された急激な立ち上がりを有する信号から正のインパ
ルスを得るように構成される。

【００２８】上記の場合、前記外部入力信号を入力と
し、該信号に正のＤＣオフセットを加えた信号を生成す
るＤＣオフセット手段と、前記ＤＣオフセット手段にて
生成された信号の振幅を増幅する電圧増幅手段と、をさ
らに有し、前記電流供給手段が、前記電圧増幅手段にて
増幅された信号電圧の正負に応じてスイッチング動作す
るように構成してもよい。

【００２９】また、前記外部入力信号の繰返し周期に同
期して、所定のパルス幅で固定された正のパルス信号を
発生するとともに該発生した正のパルス信号のパルスが
出力されないときのレベルが負になるように所定量の負
のオフセットを付加する固定幅パルス発生手段と、前記
固定幅パルス発生手段にて生成された信号の振幅を増幅
する電圧増幅手段と、をさらに有し、前記電流供給手段
が、前記電圧増幅手段にて増幅された信号電圧の正負に
応じてスイッチング動作するように構成してもよい。

【００３０】さらに、所望の周期のデジタル信号を生成
する制御信号生成手段をさらに有し、固定幅パルス発生
手段が、前記デジタル信号を一方の入力とし、前記外部
入力信号を他方の入力とし、これら入力の論理積をとる
アンド回路と、前記アンド回路の出力を２つに分岐する
バッファと、前記バッファ手段の一方の出力を入力と
し、該入力信号に所定の遅延を与える遅延手段と、リセ
ット端子に前記遅延手段の出力が入力され、クロック端
子に前記バッファ手段のもう一方の出力が入力され、デ
ータ端子に常時ハイレベルが入力され、前記外部入力信
号の立ち上がりに同期した、前記遅延手段によって与え
られる遅延時間に応じた半値幅を有する負のパルス信号
を出力するフリップフロップ手段と、前記フリップフロ
ップ手段の出力信号を入力とし、該入力信号を反転する
とともに該反転した信号のパルスが出力されないときの
レベルが負になるように所定量の負のＤＣオフセットを
付加するオペアンプ手段と、から構成されるものとして
もよい。

【００３１】さらに、前記電流供給手段が、ベースが前
記電圧増幅手段の出力に接続され、コレクタが正のバイ
アス電圧に接続され、エミッタが第１の抵抗を介して負
のバイアス電圧に接続されたＮＰＮトランジスタより構
成され、前記ＮＰＮトランジスタのエミッタが前記第１
のステップリカバリダイオードのカソードに接続される
とともにコンデンサの一端に接続され、該コンデンサの
他端が前記第２のステップリカバリダイオードのカソー
ドに接続されるとともに第２の抵抗を介して接地され、
前記コンデンサおよび第２の抵抗により前記微分回路が
構成されるものとしてもよい。

【００３２】上述の本発明の電気短パルス発生装置は、
所望の周期のデジタル信号を生成する制御信号生成手段
と、前記デジタル信号を一方の入力とし、前記外部入力
信号を他方の入力とし、これら入力の論理積をとるアン
ド回路もしくはこれら入力の積をとるミキサー回路と、
をさらに有し、前記ＤＣオフセット手段が、前記アンド
回路またはミキサー回路から出力される信号にＤＣオフ
セットを加えるように構成してもよい。（作用）上記のとおりの本発明においては、第１のステ
ップリカバリーダイオードによって形成された信号を微
分回路に通すことによりインパルスを得るようになって
おり、その得られるインパルスのパルス幅は、第２のス
テップリカバリーダイオードのＯＮ状態からＯＦＦ状態
への遷移時間に応じて決まる。したがって、この第２の
ステップリカバリーダイオードの遷移時間を短いものに
設定すれば、出力電気短パルスの半値幅の値は従来のも
のと比べてより小さなものとなる。また、本発明では、
この第２のステップリカバリーダイオードは、外部入力
信号の周波数に応じて、インパルスのパルス幅が一定と
なるような順方向バイアス電流が供給されるようになっ
ているので、外部入力信号の繰返し周波数を大きく変化
させても、出力パルスの半値幅の値は一定に保たれる。

【００３３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。（第１の実施形態）図１に本発明の第１の実施形態であ
る負の電気短パルス発生回路の一構成例を示す。この負
の電気短パルス発生回路は、負のＤＣオフセット付加部
１、電圧増幅部２、電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流
供給部３、電気短パルス生成部４、バイアス電流制御部
７からなる。

【００３４】負のＤＣオフセット付加部１は、バイアス
ティー（Bias-T）回路またはオペアンプ等より構成さ
れ、入力端子５から入力された振幅の小さな外部入力信
号に負のＤＣオフセットを加える。このＤＣオフセット
により、後述のＰＮＰトランジスタの動作電圧を十分な
ものにでき、電気短パルス生成部４の出力パルスの振幅
をできる限り大きくすることが可能となる。なお、予め
外部入力信号として負のＤＣオフセットが加えられた信
号を入力できるように構成されている場合には、この負
のＤＣオフセット付加部１は不要となる。

【００３５】電圧増幅部２は、超高速広帯域増幅器より
構成され、負のＤＣオフセット付加部１の出力（外部入
力信号に負のＤＣオフセットが加えられた信号）を増幅
する。この電圧増幅部２の出力は、負のＤＣオフセット
付加部１の出力信号の振幅を大きくしたものとなる。こ
こで、電圧増幅部２に用いられる電圧増幅器としては、
所望の繰返し周波数範囲において電圧増幅率がほぼ一定
で、かつ、帯域が十分にあり、増幅器の出力信号（負の
ＤＣオフセットが加えられた信号）の負のピークの電圧
絶対値が後述の電気短パルス生成部４から出力される電
気短パルスの振幅と同程度か、それよりも大きくなるよ
うにする。正のピーク値については、数Ｖ（おおよそ３
〜５Ｖ）あればよい。

【００３６】電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部
３は、ベースが電圧増幅部２の出力に接続され、コレク
タが負のバイアス電圧Ｖ_ＰＰに接続され、エミッタが抵
抗Ｒ１を介して正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣに接続されたＰ
ＮＰトランジスタ３ａを備える。このＰＮＰトランジス
タ３ａには、耐電圧が電圧増幅部２の出力信号のピーク
・ピーク間電圧より大きく、電流を数百ｍＡ以上流すこ
とができるものを用いる。正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣは、
電圧増幅部２の出力信号の正の最大値と同程度か、もし
くはやや大きい電圧に設定する。負のバイアス電圧Ｖ
_ＰＰは、電圧増幅部２の出力信号の負の最小値より小さ
くなるように設定する。

【００３７】電気短パルス生成部４は、ステップリカバ
リダイオードＳＲＤ１、コンデンサＣ１、ステップリカ
バリダイオードＳＲＤ２、該ステップリカバリダイオー
ドＳＲＤ２に順方向電流バイアス電流Ｉ_Ｆ２を流すため
の電流源（例えば、バイアスティー回路）４ａを備え
る。上記電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部３の
ＰＮＰトランジスタ３ａのエミッタは、ステップリカバ
リダイオードＳＲＤ１のアノードおよびコンデンサＣ１
の一端に接続されており、ステップリカバリダイオード
ＳＲＤ１のカソードは接地され、コンデンサＣ１の他端
は出力端子６に接続されるとともにステップリカバリダ
イオードＳＲＤ２のアノードおよび電流源４ａに接続さ
れている。出力端子６は抵抗Ｒ２（〜５０Ω）を介して
接地されており、この抵抗Ｒ２と上記のコンデンサＣ１
とで微分回路が構成されている。抵抗Ｒ２の容量は、数
ｐＦ未満である。コンデンサＣ１は、高周波帯で使用可
能で、誘電損が小さく、その容量は数ｐＦ未満である。

【００３８】バイアス電流制御部７は、外部入力信号の
周波数に応じて、微分回路にて得られるインパルスが所
望のパルス幅で一定に保たれるように、電流源４ａによ
る順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２の供給を制御する。

【００３９】上述の負の電気短パルス発生回路では、入
力端子５から入力された外部入力信号は、負のＤＣオフ
セット付加部１によって負のＤＣオフセットが加えら
れ、電圧増幅部２にて振幅が増幅されて、電流バッファ
・ＳＲＤバイアス電流供給部３のＰＮＰトランジスタ３
ａのベースに入力される。ＰＮＰトランジスタ３ａは、
電圧増幅部２の出力信号電圧が正のときにＯＦＦ状態と
なり、負のときにはＯＮ状態となって電流バッファとし
て働く。

【００４０】電圧増幅部２から正の出力信号電圧がＰＮ
Ｐトランジスタ３ａのベースに供給されると、ＰＮＰト
ランジスタ３ａがＯＦＦ状態になる。ＰＮＰトランジス
タ３ａがＯＦＦ状態になると、抵抗Ｒ１を介してステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ１に順方向バイアス電流Ｉ
_Ｆ１が供給され、ステップリカバリダイオードＳＲＤ１
がＯＮ状態になる。ここで、ステップリカバリダイオー
ドＳＲＤ２は、電流源４ａによって常に順方向バイアス
電流Ｉ_Ｆ２が供給されており、常時ＯＮ状態になってい
る。ステップリカバリダイオードＳＲＤ１がＯＮ状態に
なると、出力端子６には、順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２が
ステップリカバリダイオードＳＲＤ２に流れることによ
って生じるＤＣ電圧が現れる。

【００４１】電圧増幅部２からの出力信号電圧が負にな
ると、ＰＮＰトランジスタ３ａがＯＮ状態となり、電流
バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部３からのバイアス
電圧の供給は、正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣの供給に代わっ
て負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰの供給に切り替わる。バイ
アス電圧が正から負に切り替わると、そのバイアス電圧
の正負の切り替わりの瞬間から数十ｐｓ〜数ｎｓ程度だ
け経過した後に、ステップリカバリダイオードＳＲＤ１
が急激にＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移する。ステップ
リカバリダイオードＳＲＤ１がＯＦＦ状態に遷移する
と、負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰの供給によって、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ２がＯＦＦ状態に遷移して
出力端子６からの出力信号が急激に立ち下がった後、再
び立ち上がる。このときの立ち上がりは、抵抗Ｒ２とコ
ンデンサＣ１とで構成される微分回路の時定数によって
決まる。

【００４２】以上のように、本実施形態では、ステップ
リカバリダイオードＳＲＤ１を用いることによって形成
された急激な立ち下がりを持つ信号を微分回路に通すこ
とにより論理的に負のインパルスを得ている。

【００４３】なお、上述の図１に示す回路において、ス
テップリカバリダイオードＳＲＤ２と電流源４ａがない
場合、出力端子６における出力信号を観測すると、負の
ピークが出現した後に不要な正のオーバーシュートピー
クが観測される。本実施形態では、マイクロ波帯用のコ
ンデンサＣ１と出力端子６とを接続するラインに対し
て、ステップリカバリダイオードＳＲＤ２が接続され、
該ステップリカバリダイオードＳＲＤ２に順方向電流バ
イアス電流Ｉ_Ｆ２を流すための電流源（例えば、バイア
スティー回路）４ａが設けられた構成となっているの
で、以下のような作用がある。

【００４４】不要な正のオーバーシュートは、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ２にとって順方向バイアス
となるため、正のオーバーシュートピークの出現が抑制
される。

【００４５】ステップリカバリダイオードＳＲＤ２の
順方向バイアス電流値Ｉ_Ｆ２を調整することで、負のバ
イアス電圧−Ｖ_ＰＰの供給時におけるステップリカバリ
ダイオードＳＲＤ２のＯＮ状態からＯＦＦ状態への遷移
時間を制御することができる。具体的には、順方向バイ
アス電流値Ｉ_Ｆ２を大きくすれば、ステップリカバリダ
イオードＳＲＤ２の遷移時間は大きくなり、順方向バイ
アス電流値Ｉ_Ｆ２を小さくすれば、ステップリカバリダ
イオードＳＲＤ２の遷移時間は小さくなる。図２に示す
ように、ステップリカバリダイオードＳＲＤ２の遷移時
間が大きくなると、負の出力の電気短パルスの立ち下が
り位置が矢印ａのように移動し（パルス幅が狭くな
る）、遷移時間が小さくなると、立ち下がり位置が矢印
ｂのように移動する（パルス幅が広くなる）。このよう
に、ステップリカバリダイオードＳＲＤ２の順方向バイ
アス電流値Ｉ_Ｆ２を調整することで、負の出力の電気短
パルスの立ち下がり位置を動かすことができ、より細い
電気短パルス出力が得られるとと同時に、電気短パルス
出力の半値幅をも可変できる。

【００４６】本形態の回路では、外部入力信号周波数を
大きく変化させても、バイアス電流制御部７によって、
ステップリカバリダイオードＳＲＤ２の順方向バイアス
電流値Ｉ_Ｆ２の値が外部入力信号周波数に対応した値に
設定される。これによって、出力パルスの半値幅の値を
ほぼ一定に保つことができる。

【００４７】また、電流源４ａはバイアスティー回路で
構成されるため、バイアス電流制御部７を、外部入力信
号周波数に応じてバイアスティー回路に加えるＤＣ電圧
の値を制御するように構成すれば、順方向バイアス電流
値Ｉ_Ｆ２の値を外部入力信号周波数に対応した値に設定
することができ、半値幅の値をほぼ一定に保つことがで
きる。

【００４８】また、ステップリカバリダイオードＳＲＤ
２に遷移時間の極力短いものを用いることによって、出
力電気短パルスのパルス幅は従来のものに比べてより小
さなものにすることができる。

【００４９】なお、本形態の回路では、電気短パルス信
号出力は、ステップリカバリダイオードＳＲＤ２の順方
向バイアス電圧だけ正のＤＣオフセットがかかったもの
になるが、このＤＣオフセットは、出力端子６にＤＣカ
ット用のコンデンサを付加することにより除去すること
ができる。（第２の実施形態）図３に本発明の第２の実施形態であ
る正の電気短パルス発生回路の一構成例を示す。この正
の電気短パルス発生回路は、上述の第１の実施形態の負
の電気短パルス発生回路の一部を変更したものであり、
その構成は、正のＤＣオフセット付加部１１、広帯域電
圧増幅部１２、電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給
部１３、電気短パルス生成部１４からなる。以下、第１
の実施形態の負の電気短パルス発生回路と異なる部分に
ついて詳細に説明する。

【００５０】正のＤＣオフセット付加部１１は、上述の
図１に示した負のＤＣオフセット付加部１と同様、バイ
アスティー回路またはオペアンプ等から構成され、入力
端子１５から入力された振幅の小さな外部入力信号に正
のＤＣオフセットを加える。この正のＤＣオフセット付
加部１についても、予め外部入力信号として正のＤＣオ
フセットが加えられた信号を入力できるように構成され
ている場合には省くことができる。

【００５１】電圧増幅部１２は、上述の図１に示した電
圧増幅部２と同様、超高速広帯域増幅器より構成され、
正のＤＣオフセット付加部１１の出力を増幅する。

【００５２】電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部
１３は、ベースが電圧増幅部１２の出力に接続され、コ
レクタが正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣに接続され、エミッタ
が抵抗Ｒ１１を介して負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰに接続
されたＮＰＮトランジスタ１３ａを備える。このＮＰＮ
トランジスタ１３ａには、耐電圧が電圧増幅部１２の出
力信号のピーク・ピーク間電圧より大きく、電流を数百
ｍＡ以上流すことができるものを用いる。正のバイアス
電圧Ｖ_ＣＣは、電圧増幅部１２の出力信号の正の最大値
と同程度もしくはそれよりやや大きな値に設定する。負
のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰは、広帯域電圧増幅部１２の出
力信号の負のピークの最小値と同程度もしくはそれより
小さな値に設定する。

【００５３】電気短パルス生成部１４は、ステップリカ
バリダイオードＳＲＤ１１、コンデンサＣ１１、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ１２、該ステップリカバリ
ダイオードＳＲＤ１２に順方向電流バイアス電流Ｉ_Ｆ２
を流すための電流源（例えば、バイアスティー回路）１
４ａを備える。上記電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流
供給部１３のＮＰＮトランジスタ１３ａのエミッタは、
ステップリカバリダイオードＳＲＤ１１のカソードおよ
びコンデンサＣ１１の一端に接続されており、ステップ
リカバリダイオードＳＲＤ１１のアノードは接地され、
コンデンサＣ１１の他端は出力端子１６に接続されると
ともにステップリカバリダイオードＳＲＤ１２のカソー
ドに接続されている。ステップリカバリダイオードＳＲ
Ｄ１２のカソードは電流源１４ａに接続されている。出
力端子１６は抵抗Ｒ１２（〜５０Ω）を介して接地され
ており、この抵抗Ｒ１２と上記のコンデンサＣ１１とで
微分回路が構成されている。抵抗Ｒ１２の容量は、数ｐ
Ｆ未満である。コンデンサＣ１１は、高周波帯で使用可
能で、誘電損が小さく、その容量は数ｐＦ未満である。

【００５４】バイアス電流制御部１７は、外部入力信号
の周波数に応じて、微分回路にて得られるインパルスが
所望のパルス幅で一定に保たれるように、電流源１４ａ
による順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２の供給を制御する。

【００５５】上述の正の電気短パルス発生回路では、入
力端子１５から入力された外部入力信号は、正のＤＣオ
フセット付加部１１によって正のＤＣオフセットが加え
られ、電圧増幅部１２にて振幅が増幅されて、電流バッ
ファ・ＳＲＤバイアス電流供給部１３のＮＰＮトランジ
スタ１３ａのベースに入力される。ＮＰＮトランジスタ
１３ａは、電圧増幅部１２の出力信号電圧が負のときに
はＯＦＦ状態となり、正のときにはＯＮ状態となって電
流バッファとして働く。

【００５６】電圧増幅部１２から負の出力信号電圧がＮ
ＰＮトランジスタ１３ａのベースに供給されると、ＮＰ
Ｎトランジスタ１３ａがＯＦＦ状態になる。ＮＰＮトラ
ンジスタ１３ａがＯＦＦ状態になると、ＮＰＮトランジ
スタ１３ａのエミッタにつながっている電力型抵抗Ｒ１
１を介してステップリカバリダイオードＳＲＤ１１に順
方向バイアス電流Ｉ_Ｆ１が供給される。ここで、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ１２は、電流源１４ａによ
って常に順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２が供給されており、
常時ＯＮ状態になっている。ステップリカバリダイオー
ドＳＲＤ１１がＯＮ状態になると、出力端子１６には、
順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２がステップリカバリダイオー
ドＳＲＤ１２に流れることによって生じるＤＣ電圧が現
れる。

【００５７】電圧増幅部１２からの出力信号電圧が正に
なると、ＮＰＮトランジスタ１３ａがＯＮ状態となり、
電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部１３からのバ
イアス電圧の供給は、負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰの供給
に代わって正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣの供給に切り替わ
る。バイアス電圧が負から正に切り替わると、そのバイ
アス電圧の正負の切り替わりの瞬間から数十ｐｓ〜数ｎ
ｓ程度だけ経過した後に、ステップリカバリダイオード
ＳＲＤ１１が急激にＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移す
る。ステップリカバリダイオードＳＲＤ１１がＯＦＦ状
態に遷移すると、正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣの供給によっ
て、ステップリカバリダイオードＳＲＤ１２がＯＮ状態
からＯＦＦ状態に遷移して出力端子６からの出力信号が
急激に立ち上がった後、再び立ち下がる。このときの立
ち下がりは、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１１とで構成さ
れる微分回路の時定数によって決まる。

【００５８】以上のように、本実施形態では、ステップ
リカバリダイオードＳＲＤ１１を用いることによって形
成された急激な立ち上がりを持つ信号を微分回路に通す
ことにより論理的に正のインパルス信号を得ている。

【００５９】なお、上述の図３に示す回路において、ス
テップリカバリダイオードＳＲＤ１２と電流源１４ａが
ない場合、出力端子１６における出力信号を観測する
と、正のピークが出現した後に不要な負のオーバーシュ
ートピークが出現する。本実施形態では、マイクロ波帯
用のコンデンサＣ１１と出力端子１６とを接続するライ
ンにステップリカバリダイオードＳＲＤ１２が接続さ
れ、該ステップリカバリダイオードＳＲＤ１２に順方向
電流バイアス電流Ｉ_Ｆ２を流すための電流源（例えば、
バイアスティー回路）４ａが設けられた構成となってい
るので、以下のような作用がある。

【００６０】不要な負のオーバーシュートは、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ１２にとって順方向バイア
スとなるため、負のオーバーシュートピークの出現が抑
制される。

【００６１】ステップリカバリダイオードＳＲＤ１２
の順方向バイアス電流値Ｉ_Ｆ２を調整することで、ステ
ップリカバリダイオードＳＲＤ１２の遷移時間を制御す
ることができ、これにより正の出力の電気短パルスの立
ち上がり位置を動かすことができ、より細い電気短パル
ス出力をが得られるとと同時に、電気短パルス出力の半
値幅をも可変できる。

【００６２】本形態の回路においても、前述の第１の実
施形態の場合と同様、外部入力信号周波数を大きく変化
させても、バイアス電流制御部１７によって、ステップ
リカバリダイオードＳＲＤ１２の順方向バイアス電流値
Ｉ_Ｆ２の値が外部入力信号周波数に対応した値に設定さ
れる。これによって、出力パルスの半値幅の値をほぼ一
定に保つことができる。

【００６３】また、電流源１４ａはバイアスティー回路
で構成されるため、バイアス電流制御部１７を、外部入
力信号周波数に応じてバイアスティー回路に加えるＤＣ
電圧の値を制御するように構成すれば、順方向バイアス
電流値Ｉ_Ｆ２の値を外部入力信号周波数に対応した値に
設定することができ、半値幅の値をほぼ一定に保つこと
ができる。

【００６４】さらに、ステップリカバリダイオードＳＲ
Ｄ２２に遷移時間の極力短いものを用いることによっ
て、出力電気短パルスのパルス幅は従来のものに比べて
より小さなものにすることができる。

【００６５】なお、本形態の回路では、電気短パルス信
号出力は、ステップリカバリダイオードＳＲＤ１２の順
方向バイアス電圧だけ負のＤＣオフセットがかかったも
のになるが、このＤＣオフセットは、出力端子１６にＤ
Ｃカット用のコンデンサを付加することにより除去する
ことができる。（第３の実施形態）前述の第１および第２の実施形態の
回路において、電気短パルス出力を周期的にＯＮ／ＯＦ
Ｆするような構成とすることも可能である。その具体的
な構成を図４に示す。図４中、電気短パルス発生回路３
０は、前述の図１または図３に示した構成と同様のもの
である。

【００６６】本形態の回路は、電気短パルス発生回路３
０のＤＣオフセット付加部３０ａの入力段にアンド回路
３１が設けられている。アンド回路３１は、一方の入力
に外部入力信号が入力され、他方の入力に外部の制御信
号生成装置から出力された、電気短パルス発生回路３０
の電気短パルス出力を周期的にＯＮ／ＯＦＦするための
制御信号（所望の周期のデジタル信号）が入力され、こ
れら入力の論理積をとる。

【００６７】上記のような構成では、外部の制御信号生
成装置からデジタル出力をＯＮ／ＯＦＦさせる周期を持
つデジタル信号が出力され、アンド回路３１にてそのデ
ジタル信号と外部入力信号との論理積がとられる。そし
て、電気短パルス発生回路３０では、ＤＣオフセット付
加部３０ａがアンド回路３１の出力信号に対してＤＣオ
フセットを付加し、該ＤＣオフセットが付加された信号
に基づいてＰＮＰトランジスタまたはＮＰＮトランジス
タがスイッチング動作してインパルス信号が生成され
る。

【００６８】なお、上記のアンド回路３１の代わりにミ
キサー回路を用いることもできる。この場合は、外部の
制御信号生成装置から、例えばＴＴＬ信号のような、い
ずれかのレベルがゼロである矩形波信号が出力され、ミ
キサー回路にてその矩形波信号と外部入力信号との積が
とられる。（第４の実施形態）図５に本発明の第４の実施形態であ
る正の電気短パルス発生回路の一構成例を示す。この正
の電気短パルス発生回路は、出力電気短パルスの繰返し
周期を可変できる固定幅パルス駆動型の回路であって、
上述の第２の実施形態の正の電気短パルス発生回路の一
部を変更したものである。その構成は、固定幅パルス発
生部２１、電圧増幅部２２、電流バッファ・ＳＲＤバイ
アス電流供給部２３、電気短パルス生成部２４、バイア
ス電流制御部２７からなる。

【００６９】固定幅パルス発生部２１は、パルスが出力
されないときの信号レベルが若干負になるような（負の
オフセットの付加）、外部入力信号に同期した固定幅の
ポジティブパルスを発生する。その具体的な回路構成を
図６に示す。

【００７０】図６において、アンド回路４０は、一方の
入力に外部入力信号（ここでは、ＥＣＬ（emitter coup
led logic）レベルになっている）が入力され、他方の
入力に外部の制御信号生成装置から出力された、電気短
パルス出力を周期的にＯＮ／ＯＦＦするための制御信号
（所望の周期のデジタル信号）が入力され、これら入力
の論理積をとる。このアンド回路４０の出力は、１対２
ファンアウトバッファ４１を介して２つに分岐され、そ
の出力の一方は遅延回路４２を介してＤフリップフロッ
プ（D-Flip-Flop）４３のリセット端子Ｒに入力され、
もう一方は直接、Ｄフリップフロップ４３のクロック端
子ＣＫに入力されている。遅延回路４２は、入力信号に
〜１０ｎｓ程度の遅延時間ｔ_Ｄを与える。

【００７１】Ｄフリップフロップ４３では、データ端子
Ｄに常時１（ハイレベル）が入力された状態で、クロッ
ク端子ＣＫが立ち上がると反転出力

【００７２】

【外１】が０になる。そして、遅延時間ｔ_Ｄ経過後にリセット端
子Ｒがハイレベルになって反転出力

【００７３】

【外２】が１になる。このようにして、Ｄフリップフロップ４３
の反転出力

【００７４】

【外３】から外部入力信号の立ち上がりに同期した半値幅ｔ_Ｄの
ネガティブパルスが出力される。

【００７５】Ｄフリップフロップ４３の反転出力

【００７６】

【外４】から出力されたネガティブパルスはオペアンプ４４に入
力されており、このオペアンプ４４によって固定幅ｔ_Ｄ
のネガティブパルスが反転され、負のＤＣオフセットが
加えられた固定幅ｔ_Ｄのポジティブパルスが出力され
る。このときのＤＣオフセットは、ポジティブパルスが
出力されないときのレベルが若干負になるようになって
いる。

【００７７】電圧増幅部２２は広帯域電圧増幅器より構
成され、固定幅パルス発生部２１からのＤＣオフセット
が加えられたポジティブパルスの振幅を増幅して、振幅
の大きな固定幅ポジティブパルスを生成する。使用する
電圧増幅器としては、所望する出力電気短パルスの最大
振幅と同じかあるいはそれより大きな正の電圧を出力で
き、かつ、固定幅ｔ_Ｄのパルスを出力することができる
ような帯域を持つものを用いる。この電圧増幅部２２お
よび上述の固定幅パルス発生部２１は、パルスが出力さ
れないときのレベルが若干負になるような固定幅ｔ_Ｄを
有する大振幅の電気パルスを発生できる構成であれば、
どのような構成にしてもよい。

【００７８】電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部
２３はＮＰＮトランジスタ２３ａを備え、電気短パルス
生成部２４は２個のステップリカバリダイオードＳＲＤ
３１，ＳＲＤ３２を備え、いずれも上述の第２の実施形
態の正の電気短パルス発生回路のものと同様の構成にな
っている。ただし、微分回路を構成するコンデンサＣ３
１には、マイクロ波帯で使用可能で、誘電損が小さく、
かつ、容量の小さな（数ｐＦ以下）のものを用いる。

【００７９】バイアス電流制御部２７は、外部入力信号
の周波数に応じて、微分回路にて得られるインパルスが
所望のパルス幅で一定に保たれるように、電流源２４ａ
による順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２の供給を制御する。

【００８０】上述のように構成される電気短パルス発生
回路では、入力端子２５に外部入力信号が入力される
と、固定幅パルス発生部２１および電圧増幅部２２によ
って、パルスが出力されないときの信号レベルが若干負
になった固定幅ｔ_Ｄを有する大振幅の正のパルス信号が
生成され、該パルス信号が電流バッファ・ＳＲＤバイア
ス電流供給部２３のＮＰＮトランジスタ２３ａのベース
に入力される。ＮＰＮトランジスタ２３ａは、電圧増幅
部２２からのパルス信号が負のときにはＯＦＦ状態とな
り、正のときにはＯＮ状態となって電流バッファとして
働く。

【００８１】電圧増幅部２２から負の出力信号電圧がＮ
ＰＮトランジスタ２３ａのベースに供給されると、ＮＰ
Ｎトランジスタ２３ａがＯＦＦ状態になる。ＮＰＮトラ
ンジスタ２３ａがＯＦＦ状態になると、ＮＰＮトランジ
スタ２３ａのエミッタにつながっている電力型抵抗Ｒ３
１を介してステップリカバリダイオードＳＲＤ３１に順
方向バイアス電流Ｉ_Ｆ１が供給される。ここで、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ３２は、電流源２４ａによ
って常に順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２が供給されており、
入力信号がない場合、出力端子２６には、順方向バイア
ス電流Ｉ_Ｆ２がステップリカバリダイオードＳＲＤ３２
に流れることによって生じるＤＣ電圧が現れる。

【００８２】電圧増幅部２２からの出力信号電圧が正に
なると、ＮＰＮトランジスタ２３ａがＯＮ状態となり、
電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部２３からのバ
イアス電圧の供給は、負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰの供給
に代わって正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣの供給に切り替わ
る。バイアス電圧が負から正に切り替わると、そのバイ
アス電圧の正負の切り替わりの瞬間から数十ｐｓ〜数ｎ
ｓ程度だけ経過した後に、ステップリカバリダイオード
ＳＲＤ３１が急激にＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移す
る。ステップリカバリダイオードＳＲＤ３１がＯＦＦ状
態に遷移すると、正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣの供給によっ
て、ステップリカバリダイオードＳＲＤ３２がＯＮ状態
からＯＦＦ状態に遷移して出力端子２６からの出力信号
が急激に立ち上がった後、再び立ち下がる。このときの
立ち下がりは、抵抗Ｒ３２とコンデンサＣ３１とで構成
される微分回路の時定数によって決まる。

【００８３】上述のようにして得られた正のインパルス
信号は、ステップリカバリダイオードＳＲＤ３２による
以下のような作用で、不要な負のオーバーシュートが抑
制されるとともに所望のパルス幅に保たれる。

【００８４】不要な負のオーバーシュートは、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ３２にとって順方向バイア
スとなるため、負のオーバーシュートピークの出現が抑
制される。

【００８５】ステップリカバリダイオードＳＲＤ３２
の順方向バイアス電流値Ｉ_Ｆ２を適宜調整することで、
ステップリカバリダイオードＳＲＤ３２の遷移時間を制
御することができ、これにより正の出力の電気短パルス
の立ち下がり位置を動かすことができ、より細い電気短
パルス出力をが得られるとと同時に、電気短パルス出力
の半値幅をも可変できる。

【００８６】本形態の回路においても、前述の各実施形
態の場合と同様、バイアス電流制御部２７によって、ス
テップリカバリダイオードＳＲＤ３２の順方向バイアス
電流値Ｉ_Ｆ２の値が外部入力信号周波数に応じて制御さ
れるようになっている。そのため、外部入力信号周波数
を大きく変化させても、出力電気短パルスの半値幅の値
をほぼ一定に保つことができる。このようなバイアス電
流制御部２７による電流制御により、例えばステップリ
カバリダイオードＳＲＤ３２と電流源２４ａがない場合
における、出力電気短パルスのＧＮＤレベルとパルスが
出力されないときのレベルとの差が繰返し周波数に応じ
て変化すること（その変化の割合は繰返し周波数が大き
くなるにつれて大きくなる）を防止することができる。
このバイアス電流制御部２７による制御の効果は、例え
ば数十ＭＨｚ以上の繰返し周波数の電気短パルスを発生
させる場合に特に有効である。本形態では、電流源２４
ａはバイアスティー回路で構成されるため、バイアス電
流制御部２７は、外部入力信号周波数に応じてバイアス
ティー回路に加えるＤＣ電圧の値を制御するように構成
することにより簡単に実現することができる。

【００８７】本形態の回路においては、電圧増幅部２２
からの出力信号であるステップリカバリダイオードＳＲ
Ｄ３１をたたく信号が固定幅ｔ_Ｄを有するパルスであ
り、ステップリカバリダイオードＳＲＤ３１を流れる順
方向バイアス電流Ｉ_Ｆ１も基本的にはあまり変化しない
ことから、固定幅パルス波形がほとんど変化しない繰返
し周波数範囲においては、出力電気短パルスの波形はほ
とんど変化しない。例えば、固定幅ｔ_Ｄを有する出力電
気短パルスを発生するように構成した場合は、その出力
電気短パルス波形が変化しない繰返し周波数の上限値
は、原理上どんなに大きくても１／ｔ_Ｄ未満である。実
際には、ステップリカバリダイオードＳＲＤ３１をたた
くための固定幅パルス波形になまりが生じるという要因
により、繰返し周波数の上限値は、１／ｔ_Ｄの数分の１
の値となる。一方、繰返し周波数の下限値は実質上存在
しない。

【００８８】以上のような本形態の回路構成において、
ステップリカバリダイオードＳＲＤ３２に遷移時間の極
力短いものを用いれば、出力電気短パルスのパルス幅は
従来のものに比べてより小さなものにすることができ
る。

【００８９】また、本形態の回路では、電気短パルス信
号出力は、ステップリカバリダイオードＳＲＤ３２の順
方向バイアス電圧だけ負のＤＣオフセットがかかったも
のになるが、このＤＣオフセットは、出力端子２６にＤ
Ｃカット用のコンデンサを付加することにより除去する
ことができる。（第５の実施形態）図７に本発明の第５の実施形態であ
る負の電気短パルス発生回路の一構成例を示す。この負
の電気短パルス発生回路は、出力電気短パルスの繰返し
周期を可変できる固定幅パルス駆動型の回路であって、
上述の第１の実施形態の負の電気短パルス発生回路の一
部を変更したものである。その構成は、固定幅パルス発
生部５１、電圧増幅部５２、電流バッファ・ＳＲＤバイ
アス電流供給部５３、電気短パルス生成部５４、バイア
ス電流制御部５７からなる。

【００９０】固定幅パルス発生部５１は、パルスが出力
されないときの信号レベルが若干正になるような（正の
オフセットの付加）、外部入力信号に同期した固定幅の
ネガティブパルスを発生する。その具体的な回路構成を
図８に示す。

【００９１】図８において、アンド回路６０は、一方の
入力に外部入力信号（ここでは、ＥＣＬ（emitter coup
led logic）レベルになっている）が入力され、他方の
入力に外部の制御信号生成装置から出力された、電気短
パルス出力を周期的にＯＮ／ＯＦＦするための制御信号
（所望の周期のデジタル信号）が入力され、これら入力
の論理積をとる。このアンド回路６０の出力は、１対２
ファンアウトバッファ６１を介して２つに分岐され、そ
の出力の一方は遅延回路６２を介してＤフリップフロッ
プ（D-Flip-Flop）６３のリセット端子Ｒに入力され、
もう一方は直接、Ｄフリップフロップ６３のクロック端
子ＣＫに入力されている。遅延回路６２は、入力信号に
〜１０ｎｓ程度の遅延時間ｔ_Ｄを与える。

【００９２】Ｄフリップフロップ６３では、データ端子
Ｄに常時１（ハイレベル）が入力された状態で、クロッ
ク端子ＣＫが立ち上がると出力Ｑが１になる。そして、
遅延時間ｔ_Ｄ経過後にリセット端子Ｒがハイレベルにな
って出力Ｑは０になる。このようにして、Ｄフリップフ
ロップ６３の出力Ｑから外部入力信号の立ち上がりに同
期した半値幅ｔ_Ｄのポジティブパルスが出力される。

【００９３】Ｄフリップフロップ６３の出力Ｑから出力
されたポジティブパルスはオペアンプ６４に入力されて
おり、このオペアンプ６４によって固定幅ｔ_Ｄのポジテ
ィブパルスが反転され、正のＤＣオフセットが加えられ
た固定幅ｔ_Ｄのネガティブパルスが出力される。このと
きのＤＣオフセットは、パルスが出力されないときのレ
ベルが若干正になるようになっている。

【００９４】電圧増幅部５２は広帯域電圧増幅器より構
成され、固定幅パルス発生部５１からのＤＣオフセット
が加えられたネガティブパルスの振幅を増幅して、振幅
の大きな固定幅ネガティブパルスを生成する。この電圧
増幅部５２は、上述の図５に示したものと同様の構成に
なっている。なお、この電圧増幅部５２および上述の固
定幅パルス発生部５１は、パルスが出力されないときの
レベルが若干正になるような固定幅ｔ_Ｄを有する大振幅
の電気短パルスを発生できるのであれば、どのような構
成のものであってもよい。

【００９５】電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部
５３はＰＮＰトランジスタ５３ａを備え、電気短パルス
生成部５４は２個のステップリカバリダイオードＳＲＤ
４１，ＳＲＤ４２を備え、いずれも上述した第１の実施
形態の負の電気短パルス発生回路のものと同様の構成に
なっている。ただし、微分回路を構成するコンデンサＣ
４１には、高周波波帯で使用可能で、誘電損が小さく、
かつ、容量の小さな（数ｐＦ以下）のものを用いる。

【００９６】バイアス電流制御部５７は、外部入力信号
の周波数に応じて、微分回路にて得られるインパルスが
所望のパルス幅で一定に保たれるように、電流源５４ａ
による順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２の供給を制御する。

【００９７】上述のように構成される電気短パルス発生
回路では、入力端子５５に外部入力信号が入力される
と、固定幅パルス発生部５１および電圧増幅部５２によ
って、パルスが出力されないときの信号レベルが若干正
になった固定幅ｔ_Ｄを有する大振幅の負のパルス信号が
生成され、該パルス信号が電流バッファ・ＳＲＤバイア
ス電流供給部５３のＰＮＰトランジスタ５３ａのベース
に入力される。ＰＮＰトランジスタ５３ａは、電圧増幅
部５２からのパルス信号が正のときにはＯＦＦ状態とな
り、負のときにはＯＮ状態となって電流バッファとして
働く。

【００９８】電圧増幅部５２から正の出力信号電圧がＰ
ＮＰトランジスタ５３ａのベースに供給されると、ＰＮ
Ｐトランジスタ５３ａがＯＦＦ状態になる。ＰＮＰトラ
ンジスタ５３ａがＯＦＦ状態になると、ＰＮＰトランジ
スタ５３ａのエミッタにつながっている電力型抵抗Ｒ４
１を介してステップリカバリダイオードＳＲＤ４１に順
方向バイアス電流Ｉ_Ｆ１が供給される。ここで、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ４２は、電流源５４ａによ
って常に順方向バイアス電流Ｉ_Ｆ２が供給されており、
入力信号がない場合、出力端子５６には、順方向バイア
ス電流Ｉ_Ｆ２がステップリカバリダイオードＳＲＤ４２
に流れることによって生じるＤＣ電圧が現れる。

【００９９】電圧増幅部５２からの出力信号電圧が負に
なると、ＰＮＰトランジスタ５３ａがＯＮ状態となり、
電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部５３からのバ
イアス電圧の供給は、正のバイアス電圧Ｖ_ＣＣの供給に
代わって負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰの供給に切り替わ
る。バイアス電圧が正から負に切り替わると、そのバイ
アス電圧の正負の切り替わりの瞬間から数十ｐｓ〜数ｎ
ｓ程度だけ経過した後に、ステップリカバリダイオード
ＳＲＤ４１が急激にＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移す
る。ステップリカバリダイオードＳＲＤ４１がＯＦＦ状
態に遷移すると、負のバイアス電圧−Ｖ_ＰＰの供給によ
って、ステップリカバリダイオードＳＲＤ４２がＯＮ状
態からＯＦＦ状態に遷移して出力端子５６からの出力信
号が急激に立ち下がった後、再び立ち上がる。このとき
の立ち上がりは、抵抗Ｒ４２とコンデンサＣ４１とで構
成される微分回路の時定数によって決まる。

【０１００】上述のようにして得られた負のインパルス
信号は、ステップリカバリダイオードＳＲＤ４２による
以下のような作用で、不要な正のオーバーシュートが抑
制されるとともに所望のパルス幅に保たれる。

【０１０１】不要な正のオーバーシュートは、ステッ
プリカバリダイオードＳＲＤ４２にとって順方向バイア
スとなるため、正のオーバーシュートピークの出現が抑
制される。

【０１０２】ステップリカバリダイオードＳＲＤ４２
の順方向バイアス電流値Ｉ_Ｆ２を適宜調整することで、
ステップリカバリダイオードＳＲＤ４２の遷移時間を制
御することができ、これにより出力電気短パルスの立ち
下がり位置を動かすことができ、より細い電気短パルス
出力をが得られるとと同時に、電気短パルス出力の半値
幅をも可変できる。

【０１０３】本形態の回路においても、前述の各実施形
態の場合と同様、バイアス電流制御部５７によって、ス
テップリカバリダイオードＳＲＤ４２の順方向バイアス
電流値Ｉ_Ｆ２の値が外部入力信号周波数に応じて制御さ
れるようになっている。そのため、外部入力信号周波数
を大きく変化させても、出力電気短パルスの半値幅の値
をほぼ一定に保つことができる。このようなバイアス電
流制御部５７による電流制御により、例えばステップリ
カバリダイオードＳＲＤ４２と電流源５４ａがない場合
における、出力電気短パルスのＧＮＤレベルとパルスが
出力されないときのレベルとの差が繰返し周波数に応じ
て変化すること（その変化の割合は繰返し周波数が大き
くなるにつれて大きくなる）を防止することができる。
このバイアス電流制御部５７による制御の効果は、例え
ば数十ＭＨｚ以上の繰返し周波数の電気短パルスを発生
させる場合に特に有効である。本形態では、電流源５４
ａはバイアスティー回路で構成されるため、バイアス電
流制御部５７は、外部入力信号周波数に応じてバイアス
ティー回路に加えるＤＣ電圧の値を制御するように構成
することにより簡単に実現することができる。

【０１０４】以上のような本形態の回路構成において、
ステップリカバリダイオードＳＲＤ４２に遷移時間の極
力短いものを用いれば、出力電気短パルスのパルス幅は
従来のものに比べてより小さなものにすることができ
る。

【０１０５】また、本形態の回路では、電気短パルス信
号出力は、ステップリカバリダイオードＳＲＤ４２の順
方向バイアス電圧だけ正のＤＣオフセットがかかったも
のになるが、このＤＣオフセットは、出力端子５６にＤ
Ｃカット用のコンデンサを付加することにより除去する
ことができる。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、第２のステップリカバリーダイオード（出力側
に設けられているステップリカバリーダイオード）の遷
移時間を調節することにより、出力電気短パルスの半値
幅の値を所望の値に設定することができるので、従来で
は得られなかった半値幅の小さな電気短パルスを発生す
ることができるという効果がある。

【０１０７】加えて、外部入力信号の繰返し周波数を大
きく変化させても、出力パルスの半値幅の値はほぼ一定
に保たれるので、より細い電気短パルスをより安定的に
発生することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である負の電気短パル
ス発生回路の一構成例を示すブロック図である。

【図２】ステップリカバリダイオードＳＲＤ２の遷移時
間と出力パルスの立ち下がり位置との関係を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の第２の実施形態である正の電気短パル
ス発生回路の一構成例を示すブロック図である。

【図４】本発明の第３の実施形態の電気短パルス発生回
路の一構成例を示すブロック図である。

【図５】本発明の第４の実施形態である正の電気短パル
ス発生回路の一構成例を示すブロック図である。

【図６】図６に示した固定幅パルス発生部の一構成例を
示すブロック図である。

【図７】本発明の第５の実施形態である負の電気短パル
ス発生回路の一構成例を示すブロック図である。

【図８】図７に示した固定幅パルス発生部の一構成例を
示すブロック図である。

【図９】従来の電気短パルス発生装置の主要構成を示す
ブロック図である。

【図１０】従来の正の電気短パルスを発生する装置の一
構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１負のＤＣオフセット付加部２電圧増幅部３電流バッファ・ＳＲＤバイアス電流供給部３ａＰＮＰトランジスタ４電気短パルス生成部４ａ電流源５入力端子６出力端子７バイアス電流制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部入力信号に基づく入力電圧の正負に
応じてスイッチング動作し、該スイッチング動作のオン
・オフに応じて第１のバイアス電圧による電流供給およ
び第２のバイアス電圧による電流供給を行う電流供給手
段と、前記電流供給手段の出力を受け、前記第１のバイアス電
圧による電流供給で順方向バイアス電流が供給されてＯ
Ｎ状態となり、前記第２のバイアス電圧による電流供給
でＯＦＦ状態となり、該ＯＮ状態からＯＦＦ状態への遷
移によって急激な立ち上がりまたは立ち下がりを有する
信号を形成する第１のステップリカバリーダイオード
と、前記第１のステップリカバリーダイオードによって形成
された信号からインパルスを得る微分回路と、バイアス電流を供給する電流源と、前記電流源から供給されるバイアス電流で順方向バイア
ス電流が供給されてＯＮ状態となり、前記第２のバイア
ス電圧による電流供給でＯＦＦ状態となり、該ＯＮ状態
からＯＦＦ状態への遷移時間に応じて前記インパルスの
パルス幅を可変する第２のステップリカバリーダイオー
ドと、前記インパルスのパルス幅が一定となるような順方向バ
イアス電流が前記第２のステップリカバリーダイオード
へ供給されるように、前記外部入力信号の周波数に応じ
て前記電流源を制御する制御手段と、を有することを特
徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項２】請求項１に記載の電気短パルス発生装置
において、前記第１のバイアス電圧が正のバイアス電圧、前記第２
のバイアス電圧が負のバイアス電圧であり、前記電流源
が正の順方向バイアス電流を供給し、前記微分回路が前
記第１のステップリカバリーダイオードによって形成さ
れた急激な立ち下がりを有する信号から負のインパルス
を得ることを特徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項３】請求項２に記載の電気短パルス発生装置
において、前記外部入力信号を入力とし、該信号に負のＤＣオフセ
ットを加えた信号を生成するＤＣオフセット手段と、前記ＤＣオフセット手段にて生成された信号の振幅を増
幅する電圧増幅手段と、をさらに有し、前記電流供給手段が、前記電圧増幅手段にて増幅された
信号電圧の正負に応じてスイッチング動作することを特
徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項４】請求項２に記載の電気短パルス発生装置
において、前記外部入力信号の繰返し周期に同期して、所定のパル
ス幅で固定された負のパルス信号を発生するとともに該
発生した負のパルス信号のパルスが出力されないときの
レベルが正になるように所定量の正のオフセットを付加
する固定幅パルス発生手段と、前記固定幅パルス発生手段にて生成された信号の振幅を
増幅する電圧増幅手段と、をさらに有し、前記電流供給手段が、前記電圧増幅手段にて増幅された
信号電圧の正負に応じてスイッチング動作することを特
徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項５】請求項４に記載の電気短パルス発生装置
において、所望の周期のデジタル信号を生成する制御信号生成手段
をさらに有し、固定幅パルス発生手段が、前記デジタル信号を一方の入力とし、前記外部入力信号
を他方の入力とし、これら入力の論理積をとるアンド回
路と、前記アンド回路の出力を２つに分岐するバッファと、前記バッファ手段の一方の出力を入力とし、該入力信号
に所定の遅延を与える遅延手段と、リセット端子に前記遅延手段の出力が入力され、クロッ
ク端子に前記バッファ手段のもう一方の出力が入力さ
れ、データ端子に常時ハイレベルが入力され、前記外部
入力信号の立ち上がりに同期した、前記遅延手段によっ
て与えられる遅延時間に応じた半値幅を有する正のパル
ス信号を出力するフリップフロップ手段と、前記フリップフロップ手段の出力信号を入力とし、該入
力信号を反転するとともに該反転した信号のパルスが出
力されないときのレベルが正になるように所定量の正の
ＤＣオフセットを付加するオペアンプ手段と、から構成
されていることを特徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項６】請求項３または請求項４に記載の電気短
パルス発生装置において、前記電流供給手段が、ベースが前記電圧増幅手段の出力
に接続され、コレクタが負のバイアス電圧に接続され、
エミッタが第１の抵抗を介して正のバイアス電圧に接続
されたＰＮＰトランジスタより構成され、前記ＰＮＰトランジスタのエミッタが前記第１のステッ
プリカバリダイオードのアノードに接続されるとともに
コンデンサの一端に接続され、該コンデンサの他端が前
記第２のステップリカバリダイオードのアノードに接続
されるとともに第２の抵抗を介して接地され、前記コン
デンサおよび第２の抵抗により前記微分回路が構成され
ていることを特徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項７】請求項１に記載の電気短パルス発生装置
において、前記第１のバイアス電圧が負のバイアス電圧、前記第２
のバイアス電圧が正のバイアス電圧であり、前記電流源
が負の順方向バイアス電流を供給し、前記微分回路が前
記第１のステップリカバリーダイオードによって形成さ
れた急激な立ち上がりを有する信号から正のインパルス
を得ることを特徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項８】請求項７に記載の電気短パルス発生装置
において、前記外部入力信号を入力とし、該信号に正のＤＣオフセ
ットを加えた信号を生成するＤＣオフセット手段と、前記ＤＣオフセット手段にて生成された信号の振幅を増
幅する電圧増幅手段と、をさらに有し、前記電流供給手段が、前記電圧増幅手段にて増幅された
信号電圧の正負に応じてスイッチング動作することを特
徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項９】請求項７に記載の電気短パルス発生装置
において、前記外部入力信号の繰返し周期に同期して、所定のパル
ス幅で固定された正のパルス信号を発生するとともに該
発生した正のパルス信号のパルスが出力されないときの
レベルが負になるように所定量の負のオフセットを付加
する固定幅パルス発生手段と、前記固定幅パルス発生手段にて生成された信号の振幅を
増幅する電圧増幅手段と、をさらに有し、前記電流供給手段が、前記電圧増幅手段にて増幅された
信号電圧の正負に応じてスイッチング動作することを特
徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項１０】請求項９に記載の電気短パルス発生装
置において、所望の周期のデジタル信号を生成する制御信号生成手段
をさらに有し、固定幅パルス発生手段が、前記デジタル信号を一方の入力とし、前記外部入力信号
を他方の入力とし、これら入力の論理積をとるアンド回
路と、前記アンド回路の出力を２つに分岐するバッファと、前記バッファ手段の一方の出力を入力とし、該入力信号
に所定の遅延を与える遅延手段と、リセット端子に前記遅延手段の出力が入力され、クロッ
ク端子に前記バッファ手段のもう一方の出力が入力さ
れ、データ端子に常時ハイレベルが入力され、前記外部
入力信号の立ち上がりに同期した、前記遅延手段によっ
て与えられる遅延時間に応じた半値幅を有する負のパル
ス信号を出力するフリップフロップ手段と、前記フリップフロップ手段の出力信号を入力とし、該入
力信号を反転するとともに該反転した信号のパルスが出
力されないときのレベルが負になるように所定量の負の
ＤＣオフセットを付加するオペアンプ手段と、から構成
されていることを特徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項１１】請求項８または請求項９に記載の電気
短パルス発生装置において、前記電流供給手段が、ベースが前記電圧増幅手段の出力
に接続され、コレクタが正のバイアス電圧に接続され、
エミッタが第１の抵抗を介して負のバイアス電圧に接続
されたＮＰＮトランジスタより構成され、前記ＮＰＮトランジスタのエミッタが前記第１のステッ
プリカバリダイオードのカソードに接続されるとともに
コンデンサの一端に接続され、該コンデンサの他端が前
記第２のステップリカバリダイオードのカソードに接続
されるとともに第２の抵抗を介して接地され、前記コン
デンサおよび第２の抵抗により前記微分回路が構成され
ていることを特徴とする電気短パルス発生装置。
【請求項１２】請求項３または請求項８に記載の電気
短パルス発生装置において、所望の周期のデジタル信号を生成する制御信号生成手段
と、前記デジタル信号を一方の入力とし、前記外部入力信号
を他方の入力とし、これら入力の論理積をとるアンド回
路もしくはこれら入力の積をとるミキサー回路と、をさ
らに有し、前記ＤＣオフセット手段が、前記アンド回路またはミキ
サー回路から出力される信号にＤＣオフセットを加える
ことを特徴とする電気短パルス発生装置。