Impulsgeber

Ein Impulsgenerator ist entweder eine elektronische Schaltung oder ein Stück elektronischer Testausrüstung verwendet, um rechteckige zu erzeugen Impulse. Impulsgeneratoren werden hauptsächlich für die Arbeit mit digitalen Schaltkreisen verwendet, verwandte Funktionsgeneratoren werden hauptsächlich für analoge Schaltkreise verwendet.

Inhalt

• 1 Tischimpulsgeneratoren
  • 1.1 Optische Impulsgeneratoren
  • 1.2 Mehrkanäle
• 2 Mikrowellenpulser
• 3 Anwendungen
• 4 Beispiele

Tischimpulsgeneratoren

Einfache Bankimpulsgeneratoren ermöglichen normalerweise die Steuerung der Impulswiederholungsrate ( Frequenz ), der Impulsbreite, der Verzögerung in Bezug auf einen internen oder externen Trigger und der Hoch- und Niederspannungspegel der Impulse. Anspruchsvollere Impulsgeneratoren können die Steuerung der Anstiegs- und Abfallzeit der Impulse ermöglichen. Impulsgeneratoren sind verfügbar, um Ausgangsimpulse mit Breiten (Dauer) von Minuten bis unter 1 Pikosekunde zu erzeugen. Impulsgeneratoren sind im Allgemeinen Spannungsquellen, wobei echte Stromimpulsgeneratoren nur von wenigen Anbietern erhältlich sind. Impulsgeneratoren können digitale Techniken, analoge Techniken oder eine Kombination beider Techniken verwenden, um die Ausgangsimpulse zu bilden. Beispielsweise können die Impulswiederholungsrate und -dauer digital gesteuert werden, aber die Impulsamplitude sowie die Anstiegs- und Abfallzeiten können durch analoge Schaltungen in der Ausgangsstufe des Impulsgenerators bestimmt werden. Bei korrekter Einstellung können Impulsgeneratoren auch eine Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis von 50% erzeugen. Impulsgeneratoren sind im Allgemeinen einkanalig und bieten eine Frequenz, Verzögerung, Breite und Ausgabe.

Optische Impulsgeneratoren

Lichtimpulsgeneratoren sind das optische Äquivalent zu elektrischen Impulsgeneratoren mit Wiederholungsrate, Verzögerung, Breite und Amplitudensteuerung. Die Ausgabe in diesem Fall ist Licht, das typischerweise von einer LED oder Laserdiode kommt.

Mehrere Kanäle

Eine neue Familie von Impulsgeneratoren kann mehrere Kanäle mit unabhängigen Breiten und Verzögerungen sowie unabhängigen Ausgängen und Polaritäten erzeugen. Die neuesten Designs werden oft als digitale Verzögerungs- / Impulsgeneratoren bezeichnet und bieten sogar unterschiedliche Wiederholungsraten für jeden Kanal. Diese digitalen Verzögerungsgeneratoren sind nützlich zum Synchronisieren, Verzögern, Ansteuern und Auslösen mehrerer Geräte, normalerweise in Bezug auf ein Ereignis. Man kann auch das Timing mehrerer Kanäle auf einen Kanal multiplexen, um dasselbe Gerät mehrmals auszulösen oder sogar zu steuern.

Eine neue Klasse von Impulsgeneratoren bietet sowohl mehrere Eingangsauslöserverbindungen als auch mehrere Ausgangsanschlüsse. Mit mehreren Eingabetriggern können Experimentatoren sowohl Triggerereignisse als auch Datenerfassungsereignisse mit demselben Timing-Controller synchronisieren.

Im Allgemeinen verwenden Generatoren für Impulse mit Breiten über einige Mikrosekunden digitale Zähler zum Timing dieser Impulse, während Breiten zwischen ungefähr 1 Nanosekunde und mehreren Mikrosekunden typischerweise durch analoge Techniken wie RC-Netzwerke (Widerstands-Kondensator) oder geschaltete Verzögerungsleitungen erzeugt werden.

Mikrowellenpulser

Impulsgeneratoren, die Impulse mit Breiten unter ungefähr 100 Pikosekunden erzeugen können, werden häufig als "Mikrowellenpulser" bezeichnet und erzeugen diese ultrakurzen Impulse typischerweise unter Verwendung von SRD- ( Step Recovery Diode ) oder NLTL-Verfahren (Nonlinear Transmission Line) (z. B. [1] ). Schrittwiederherstellungs-Diodenimpulsgeneratoren sind kostengünstig, erfordern jedoch typischerweise mehrere Volt Eingangsansteuerungspegel und weisen einen mäßig hohen Zufallsjitterpegel auf (normalerweise unerwünschte Variation in der Zeit, zu der aufeinanderfolgende Impulse auftreten).

NLTL-basierte Impulsgeneratoren weisen im Allgemeinen einen geringeren Jitter auf, sind jedoch komplexer in der Herstellung und eignen sich nicht für die Integration in kostengünstige monolithische ICs. Eine neue Klasse von Mikrowellenimpulserzeugungsarchitektur, die RACE ( schnelle automatische Cascode Wechselschaltung) Impulserzeugung [2], [3] wird mit kostengünstiger Technologie monolithischer ICS implementiert und die Impulse so kurz wie 1 Pikosekunde erzeugen kann, und mit der Wiederholung Raten über 30 Milliarden Impulse pro Sekunde. Diese Impulsgeber werden typischerweise in militärischen Kommunikationsanwendungen und Mikrowellen-Transceiver-ICs mit geringer Leistung verwendet. Solche Impulsgeber wirken, wenn sie von einem kontinuierlichen Frequenztakt angetrieben werden, als Mikrowellenkammgeneratoren, die Ausgangsfrequenzkomponenten bei ganzzahligen Vielfachen der Impulswiederholungsrate aufweisen und sich auf weit über 100 Gigahertz erstrecken (zum Beispiel [4] ).

Anwendungen

Impulse können dann in ein zu testendes Gerät injiziert und als Stimulus- oder Taktsignal verwendet oder analysiert werden, während sie das Gerät durchlaufen, um den ordnungsgemäßen Betrieb des Geräts zu bestätigen oder einen Fehler im Gerät zu lokalisieren. Impulsgeneratoren werden auch verwendet, um Geräte wie Schalter, Laser und optische Komponenten, Modulatoren, Verstärker sowie ohmsche Lasten anzutreiben. Der Ausgang eines Impulsgenerators kann auch als Modulationssignal für einen Signalgenerator verwendet werden. Nichtelektronische Anwendungen umfassen solche in den Bereichen Materialwissenschaften, Medizin, Physik und Chemie.

Beispiele

• Bei ballistischen Tests wird ein Hochspannungsimpulsgenerator verwendet [5].
• "Auswahl des Signalkabels für Veritas Observatory" mit lt;200 ps Anstiegszeit-Impulsgenerator [6]
• Einkanal-Impulsgeneratoren gab es in den 1950er Jahren [7]
• "Charakterisierung von Permalloy-Filmen auf Streifenleitungen mit hoher Bandbreite" Journal of Magnetism and Magnetic Materials Volumes 272-276, Supplement 1, Mai 2004, Seiten E1341-E1342
• "Protoporphyrin IX kommt natürlich bei Darmkrebs und ihren Metastasen vor" [8]
• Testen des Siliziumstreifendetektors mit einem IR-Lichtimpulsgenerator [9]

Wikimedia Commons verfügt über Medien zu Impulsgeneratoren.