JPS6032426A - 固体化パルス発生回路 - Google Patents
固体化パルス発生回路Info
- Publication number
- JPS6032426A JPS6032426A JP14228083A JP14228083A JPS6032426A JP S6032426 A JPS6032426 A JP S6032426A JP 14228083 A JP14228083 A JP 14228083A JP 14228083 A JP14228083 A JP 14228083A JP S6032426 A JPS6032426 A JP S6032426A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- transistor
- switch
- pulse
- solid
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- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
- H03K3/57—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Lasers (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、全固体化回路で高電圧の立上りの迅速で尖鋭
なパルスの発生回路に係るものである。
なパルスの発生回路に係るものである。
従来高電圧のパルス発生器のスイッチ回路としてはサイ
ラトロンや真空管が多用されて来た。これを固体化すべ
く、サイリスクなども使用されたが、立上りが遅いため
に尖鋭なパルスの発生器用スイッチとしては適当ではな
い。例えば窒素レーザではパルスの立上りが数ナノ秒以
下で、振＠１０ｋＶ以上のものが必要となってくる。゛
本発明は全固体化したパルス発生回路でこの要求を満足
するものである。
ラトロンや真空管が多用されて来た。これを固体化すべ
く、サイリスクなども使用されたが、立上りが遅いため
に尖鋭なパルスの発生器用スイッチとしては適当ではな
い。例えば窒素レーザではパルスの立上りが数ナノ秒以
下で、振＠１０ｋＶ以上のものが必要となってくる。゛
本発明は全固体化したパルス発生回路でこの要求を満足
するものである。
第１図はこのパルス発生回路の基本原理で１は伝送ライ
ン、２はスイッチ、３は負荷、４は電源、５は高抵抗で
あって、スイッチ２が開いているとき伝送ラインは電源
電圧で充電されている。
ン、２はスイッチ、３は負荷、４は電源、５は高抵抗で
あって、スイッチ２が開いているとき伝送ラインは電源
電圧で充電されている。
今伝送ラインの特性インピーダンスＺｏと負荷の純抵抗
値ＲＬが等しいとして、スイッチ２が閉じられた瞬間を
考えると、充電電圧をｖＯとして負荷に加わる瞬間電圧
Ｖは次式のように（ｖｏ／２）となる。
値ＲＬが等しいとして、スイッチ２が閉じられた瞬間を
考えると、充電電圧をｖＯとして負荷に加わる瞬間電圧
Ｖは次式のように（ｖｏ／２）となる。
（ＺＯ＋ＲＬ） ２
従って伝送ライン中にはＶｏがら（Ｖｏ／２）だけ下っ
た電圧波頭が先端に向って進行し、末端に向って進行し
、末端では開放であるために、（ＶＯ／２）＝ Ｖの波
頭で戻ってくる。そして、ｚｏ−ＲＬのために接続点で
は反射が起らず、負荷に届くために負荷では初めに振幅
が■だけ上ｙ１． Ｌ、伝送ライン中の往復時間だけＲ
れて一■の波頭によってゼロ電圧レベルに戻る。即ち、
かくして、伝送ライン中の往復時間に相当する幅のパル
ス電圧が発生する。
た電圧波頭が先端に向って進行し、末端に向って進行し
、末端では開放であるために、（ＶＯ／２）＝ Ｖの波
頭で戻ってくる。そして、ｚｏ−ＲＬのために接続点で
は反射が起らず、負荷に届くために負荷では初めに振幅
が■だけ上ｙ１． Ｌ、伝送ライン中の往復時間だけＲ
れて一■の波頭によってゼロ電圧レベルに戻る。即ち、
かくして、伝送ライン中の往復時間に相当する幅のパル
ス電圧が発生する。
このパルス発生回路で、発生パルスの立上り時間を翳く
するには、経路を短くして直列インダクタンス分を極力
減少させ、かつ分布容量も小さくする二とと、スイッチ
の動作時間も早くする必要がある。また、高電圧パルス
とするためには、スイッチ回路が開放時に高電圧に酎え
なければならない。
するには、経路を短くして直列インダクタンス分を極力
減少させ、かつ分布容量も小さくする二とと、スイッチ
の動作時間も早くする必要がある。また、高電圧パルス
とするためには、スイッチ回路が開放時に高電圧に酎え
なければならない。
本発明では、このスイッチ素子としてｌ・ランジスタを
採用した。トランジスタの中には立上り（ターンオン）
時間が、数十ナノ秒のものも多く存在し、特にアバラン
シェ作用（ナグレ増倍作用）を起させれば１ナノ秒程度
のものも容易に得られる。
採用した。トランジスタの中には立上り（ターンオン）
時間が、数十ナノ秒のものも多く存在し、特にアバラン
シェ作用（ナグレ増倍作用）を起させれば１ナノ秒程度
のものも容易に得られる。
第２図は高電圧パルスを発生させるために多数のトラン
ジスタを直列に接続した本発明の一実施例である。ｌ・
ランジスタを多数直接に使用する場合に、高抵抗器を並
列に接続して各トランジスタに加わる電圧の均一化を計
ることは、従来も使われてきた。図でトランジスタ６１
〜６ Ｎ （ｔＪは全個数）に対して並列の８□〜８Ｎ
の高抵抗器がこれであって、各トランジスタスイッチの
開放時の端子電圧？均一化している。）・ランジスクス
イッチの閉路時には３オーム以下の小さな値を示すが、
引出線などの残留インダクタンスが１０ ｎ Ｈ以上存
在する。このため、並列保護抵抗８．〜８１１を使用す
るのみでは、波形に凸凹が出て、非常に悪くなってしま
う。
ジスタを直列に接続した本発明の一実施例である。ｌ・
ランジスタを多数直接に使用する場合に、高抵抗器を並
列に接続して各トランジスタに加わる電圧の均一化を計
ることは、従来も使われてきた。図でトランジスタ６１
〜６ Ｎ （ｔＪは全個数）に対して並列の８□〜８Ｎ
の高抵抗器がこれであって、各トランジスタスイッチの
開放時の端子電圧？均一化している。）・ランジスクス
イッチの閉路時には３オーム以下の小さな値を示すが、
引出線などの残留インダクタンスが１０ ｎ Ｈ以上存
在する。このため、並列保護抵抗８．〜８１１を使用す
るのみでは、波形に凸凹が出て、非常に悪くなってしま
う。
そこで本発明では、積極的にコンデンサを入れて低域應
波器の構造として、等価リアクタンスの影響を除くこと
とした。
波器の構造として、等価リアクタンスの影響を除くこと
とした。
今、トランジスタの等価リアクタンスをＬＯ１等価抵抗
をｒｏとし、開放時の等価容量をＣ８とすると、これら
を直列にしたものをトランジスタと等価と考えられる、
第３図のように、このトランジスタの両端にコンデンサ
Ｃ１を接続して低域濾波器の形とする。スイッチの閉路
時にはスイッチＳでＣ８が短絡されると考える。実験に
使用したトランジスタの諸物件は下表のとおりであった
（以後ｒ。の影響は無視して述べる）。
をｒｏとし、開放時の等価容量をＣ８とすると、これら
を直列にしたものをトランジスタと等価と考えられる、
第３図のように、このトランジスタの両端にコンデンサ
Ｃ１を接続して低域濾波器の形とする。スイッチの閉路
時にはスイッチＳでＣ８が短絡されると考える。実験に
使用したトランジスタの諸物件は下表のとおりであった
（以後ｒ。の影響は無視して述べる）。
等価抵抗３オーム以下
そこで入出力抵抗をＲＬとし、遮断角周波数をωＣとす
れば となるから、ωＣ２・Ｌｏ ” Ｃ１＝ １と選べば（
ＲＬ） ２＝ Ｌｏ ／ＣＩとなりＲＬ＝５０Ω、ＬＯ
＝１３ｎＨのときＣ，＝ ５．２ｐＦとなるつこのとき
遅延時間では τ−２属１］舊− からτ＝ ０．２６ナノ秒となり要求に対して充分な値
である。
れば となるから、ωＣ２・Ｌｏ ” Ｃ１＝ １と選べば（
ＲＬ） ２＝ Ｌｏ ／ＣＩとなりＲＬ＝５０Ω、ＬＯ
＝１３ｎＨのときＣ，＝ ５．２ｐＦとなるつこのとき
遅延時間では τ−２属１］舊− からτ＝ ０．２６ナノ秒となり要求に対して充分な値
である。
試作では、Ｑ’ｃ位ユニット当りの電数を」−記の値と
し、高゛弗圧用に２０個のユニッｉ・を直列とした。こ
のときトランジスタとしては、特性の一致したものを選
ぶ必要がある。２０ユニットでは１ＯｋＶ以」二の印加
電圧に耐えられる。この場合にスイッチを閉じるための
トリガー電圧は全部のトランジスタに加える必要はなく
下部の２〜３個のへ一ヌ電極に数百ボルトのトリガーパ
ルス１０１・１０２を加えると将４Ｍ倒しに全部のトラ
ンジスタスイッチが閉じらねる。この実験によって、立
」ニリは１ナノ秒前後で、パルス幅１０ナノ秒以−ト、
振幅数千ポルトが得られた。なお９Ｉ ・９２はトリガ
ーの保護用ダイオードである。
し、高゛弗圧用に２０個のユニッｉ・を直列とした。こ
のときトランジスタとしては、特性の一致したものを選
ぶ必要がある。２０ユニットでは１ＯｋＶ以」二の印加
電圧に耐えられる。この場合にスイッチを閉じるための
トリガー電圧は全部のトランジスタに加える必要はなく
下部の２〜３個のへ一ヌ電極に数百ボルトのトリガーパ
ルス１０１・１０２を加えると将４Ｍ倒しに全部のトラ
ンジスタスイッチが閉じらねる。この実験によって、立
」ニリは１ナノ秒前後で、パルス幅１０ナノ秒以−ト、
振幅数千ポルトが得られた。なお９Ｉ ・９２はトリガ
ーの保護用ダイオードである。
以」二連へた如く、本発明を実施すれば非常に立上り面
間の短い尖鋭で高電圧のパルスが容易に得られる。特徴
を列記すれば次のとおりである。
間の短い尖鋭で高電圧のパルスが容易に得られる。特徴
を列記すれば次のとおりである。
１、全固体化で小形安価に製作できる。
２、立上り時間の短い、尖鋭なパルスが得られる。
３、実験によれば、パルス頭部の平坦度がよい。
４．１ｏｋＶ程度の高電圧パルスも容易に得られる。
５、真空管方式の場合のように、よけいなヒータ電源な
どが不要である。
どが不要である。
本発明のパルス発生回路は、尖鋭なパルスを必要とする
あらゆる方面に使用できるが、−例として、ブルームラ
イン回路を使用する窒素レーザ装置の概略図を第４図に
示す。前述の如く窒素レーザでは数ナノ秒のパルスで励
振する必要があるので、本発明のパルス発生器は好適で
ある。図において１１１および１１２は主放電電極、１
３．と１３、はコンデンサ、１２は充電用品インピーダ
ンス素子で、他は第２１Ｊと同じである。この場合は１
３２のコンデンサの充電電荷をトランジスタスイッチ回
路で迅速に放電して、尖鋭なパルスを発生させている。
あらゆる方面に使用できるが、−例として、ブルームラ
イン回路を使用する窒素レーザ装置の概略図を第４図に
示す。前述の如く窒素レーザでは数ナノ秒のパルスで励
振する必要があるので、本発明のパルス発生器は好適で
ある。図において１１１および１１２は主放電電極、１
３．と１３、はコンデンサ、１２は充電用品インピーダ
ンス素子で、他は第２１Ｊと同じである。この場合は１
３２のコンデンサの充電電荷をトランジスタスイッチ回
路で迅速に放電して、尖鋭なパルスを発生させている。
なおこの場合にはトラン込スタスイッチ回路の終端は短
絡してコンデンサ電荷を充分放電するようにしている。
絡してコンデンサ電荷を充分放電するようにしている。
この他に、トランジスタスイッチ回路として、モード同
期レーザ光のスイッチング、Ｑスイッチレーザのスイッ
チ素子や加速器のグリッドバルサなとにも応用される。
期レーザ光のスイッチング、Ｑスイッチレーザのスイッ
チ素子や加速器のグリッドバルサなとにも応用される。
′！５１図は本発明の基本説明図、第２図は実施例、第
３図はトランジスタスィッチ回路１単位の等価回路、第
４図は本発明をブルームライン回路式窒素レーザ装置へ
の使用例を示す。 ■は伝送ライン、２はスイッチ、３は負荷、４は電源、
５は充電用高抵抗器、６□・６２ 、。 ６ ＮはＮ個の各ユニフトのトランジスタ、７ユ ・７
２、、．７Ｎ＋、は濾波器回路用コンデンサ、８１ ・
８２．、．８Ｎは均−化用高抵抗器、９Ｉ・９□ ・９
１．は保護用グ・ｆオード、１０１ φ１０２・１０３
は起動用トリガーパルス、１１． 争１１２は主放電電
極、１２は充電用品インピータンス素子、１３、・１３
２は充電用コンデンサ。 特許出願人 日本高周波株式会社
３図はトランジスタスィッチ回路１単位の等価回路、第
４図は本発明をブルームライン回路式窒素レーザ装置へ
の使用例を示す。 ■は伝送ライン、２はスイッチ、３は負荷、４は電源、
５は充電用高抵抗器、６□・６２ 、。 ６ ＮはＮ個の各ユニフトのトランジスタ、７ユ ・７
２、、．７Ｎ＋、は濾波器回路用コンデンサ、８１ ・
８２．、．８Ｎは均−化用高抵抗器、９Ｉ・９□ ・９
１．は保護用グ・ｆオード、１０１ φ１０２・１０３
は起動用トリガーパルス、１１． 争１１２は主放電電
極、１２は充電用品インピータンス素子、１３、・１３
２は充電用コンデンサ。 特許出願人 日本高周波株式会社
Claims (1)
- （１）波形成形回路・スイッチ回路中負荷回路および電
源回路から構成されるパルス発生回路において、２個の
コンデンサの間を、１個のトランジスタのコレクク電極
およびエミッタ電極で結び、高抵抗器をこれと並列に接
続したものを１単位として、これの複数個を同一方向に
直列に接続し、トランジスタの等価インダクタンスと該
コンデンサによって、低域濾波特性を持たせてスイッチ
回路として使い、その全部または一部のトランジスタの
ベース電極にトリカー信号を印加することによってスイ
ッチ回路を通電状態とする固体化パルス発生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14228083A JPS6032426A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 固体化パルス発生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14228083A JPS6032426A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 固体化パルス発生回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6032426A true JPS6032426A (ja) | 1985-02-19 |
| JPH0215135B2 JPH0215135B2 (ja) | 1990-04-11 |
Family
ID=15311687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14228083A Granted JPS6032426A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 固体化パルス発生回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6032426A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63149635U (ja) * | 1987-03-23 | 1988-10-03 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03114238U (ja) * | 1990-03-06 | 1991-11-22 |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP14228083A patent/JPS6032426A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63149635U (ja) * | 1987-03-23 | 1988-10-03 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0215135B2 (ja) | 1990-04-11 |
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