關(guān)于一種修正檢波對(duì)數(shù)視頻放大器脈沖拖尾的電路設(shè)計(jì)

高正隆

摘 要 本文介紹一種修正檢波對(duì)數(shù)視頻放大器脈沖拖尾的實(shí)用電路。其主要特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、修正效果好、且具備較強(qiáng)的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞 檢波;脈沖拖尾;修正電路

A Circuit Design For Correcting The Pulse Tailing of The Detector Logarithmic Video Amplifier

Gao Zhenglong

Nanjing Corad Electronic Equipment Co.，Ltd

Abstract This paper introduces a practical circuit to correct the pulse tailing of the detector logarithmic video amplifier， which has the main features are simple circuit structure， good correction effect and strong practicability.

Keywords Detector; Pulse tailing; Correcting circuit

引言

檢波對(duì)數(shù)視頻放大器是一種將射頻信號(hào)對(duì)數(shù)壓縮為視頻信號(hào)的放大器，具備高靈敏度、超寬帶等優(yōu)異性能，同時(shí)具備體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子對(duì)抗領(lǐng)域?，F(xiàn)代電子對(duì)抗領(lǐng)域的偵查與反偵查、對(duì)抗與反對(duì)抗愈演愈烈，檢波對(duì)數(shù)視頻放大器作為現(xiàn)代軍機(jī)的眼睛需要真實(shí)的捕獲外界脈沖信號(hào)，一旦產(chǎn)生脈沖拖尾，將嚴(yán)重影響采集信號(hào)的真實(shí)性。

1設(shè)計(jì)原理

1.1 脈沖拖尾產(chǎn)生機(jī)理

檢波對(duì)數(shù)視頻放大器主要是由檢波器和對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器組成，檢波器目前主要是使用肖特基二極管或隧道二極管實(shí)現(xiàn)。對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器是將二極管檢波的視頻信號(hào)放大后輸出[1]。

二極管的電特性主要是由內(nèi)部載流子濃度決定。當(dāng)檢波二極管接收到空間中的射頻信號(hào)，在電場(chǎng)的作用下，二極管內(nèi)部充滿載流子;當(dāng)射頻信號(hào)消失后，載流子并不會(huì)立刻消失，這是因?yàn)閮?nèi)部載流子存在弛豫時(shí)間，逐漸復(fù)合，從而產(chǎn)生了脈沖尾部放電現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器放大后，圖形上則產(chǎn)生了脈沖拖尾。

具體脈沖拖尾圖形見圖1，圖中橫軸為時(shí)間軸，每格為500nS，圖中可以看出該脈沖拖尾產(chǎn)生了500ns的時(shí)間覆蓋，在這期間其他小信號(hào)脈沖將淹沒(méi)在該拖尾中，從而導(dǎo)致脈沖丟失。所以較小的脈沖拖尾是衡量檢波對(duì)數(shù)視頻放大器性能的重要圖形指標(biāo)。

1.2 電路原理

在脈沖電路中比較忌諱的是脈沖過(guò)沖，這是因?yàn)檫^(guò)沖會(huì)在瞬間產(chǎn)生過(guò)高的電壓，最終會(huì)損壞器件，其圖形見圖2。但是，過(guò)沖并不一定會(huì)帶來(lái)壞處，將圖1與圖2疊加后會(huì)發(fā)現(xiàn)脈沖過(guò)沖可以加快二極管內(nèi)載流子的放電速率，從而達(dá)到修正脈沖拖尾的目的。

由信號(hào)完整性的原理可知，脈沖的上升沿與下降沿是其高頻信號(hào)的分布區(qū)。如果電路能夠?qū)⒍O管后面的對(duì)數(shù)放大器的增益，在脈沖下降沿，產(chǎn)生較大的增益;而在脈沖維持期間，增益不變，則會(huì)產(chǎn)生脈沖過(guò)沖。下面的電路設(shè)計(jì)就是從這個(gè)原理著手開展的[2]。

2電路實(shí)現(xiàn)

具體電路實(shí)現(xiàn)見圖3所示，圖中通過(guò)增加電阻R3以及電容C2與原來(lái)的負(fù)反饋放大電路組成了一個(gè)電阻T型網(wǎng)絡(luò)，從而在脈沖的下降沿引入過(guò)沖，該過(guò)沖加快了載流子的放電速率，從而使得該電路能夠達(dá)到修正脈沖拖尾的目的。詳細(xì)分析步驟如下：

（1）當(dāng)脈沖上升沿或下降沿到來(lái)時(shí)，由于C2電容容值為10～20pF，此時(shí)可等效為短路，修正電路的對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器等效電路如圖4所示。由華成英主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》一書中，給出此時(shí)對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器的增益如公式1所示[3]：

（公式1）

（2）當(dāng)脈沖處于電平持續(xù)期間時(shí)，此時(shí)沒(méi)有高頻分量，電容可等效為開路，修正電路的對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器等效電路如圖5所示。給出此時(shí)對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器的增益如公式2所示：

（公式2）

通過(guò)對(duì)公式1與公式2的對(duì)比可以看出：通過(guò)合理選擇電阻R2、R3、R4的阻值，可以使得該修正電路在脈沖上升沿或下降沿的增益大于脈沖持續(xù)期間的增益，從產(chǎn)生了脈沖下沖。

3測(cè)試結(jié)果

圖6為檢波對(duì)數(shù)放大器的脈沖波形測(cè)試平臺(tái)，圖7是經(jīng)過(guò)修正電路后，脈沖拖尾由原來(lái)的500nS改善到了只有110nS。盡管產(chǎn)生了10mV的下沖但該量級(jí)不會(huì)對(duì)器件造成損傷，屬于工程可接受范圍[4]。

4結(jié)束語(yǔ)

從測(cè)試結(jié)果可以看出，通過(guò)對(duì)對(duì)數(shù)放大器的負(fù)反饋電路的電阻網(wǎng)絡(luò)較小的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)檢波對(duì)數(shù)視頻放大器的脈沖拖尾的修正;同時(shí)，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了、原理清晰、具備較強(qiáng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅鵬，丁亞生.對(duì)數(shù)放大器的原理與應(yīng)用（上）[J].電子產(chǎn)品世界，2005，（4A）：127-128.

[2] 華成英，童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2005：51.

[3] 于爭(zhēng).信號(hào)完整性揭秘[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：217.

[4] 清華大學(xué)《微帶電路》編寫組.微帶電路[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017：22.