时域反射仪的硬件设计与实现关键电路设计一

3.1低压窄脉冲源设计

脉冲信号源的整体设计包括脉冲信号的产生模块设计、脉冲信号等效延时模块设计，脉冲信号放大、发送模块的设计。

3.1.1脉冲信号产生

脉冲的宽度通过计数器的方式来进行控制，一个上升沿启动一个D触发器产生一个从低到高的电平变化，该电平变化作为脉冲的上升沿，同时用该高电平启动一个计数器计数，计数时钟的周期为Δt。计数值输出端作为一个比较器的一个输入，比较器的另一个输入端被预置一个计数次数N，N的大小决定脉冲宽度，当计数器的输出与N值相同时，比较器输出一个状态信号将D触发器清零，此时一个脉宽为N*Δt的脉冲信号已经产生。如图4一1所示。

从脉冲产生电路可知，POSEDGE信号通过D触发器产生脉冲信号的前沿，同时该前沿使能一个8位宽度的二进制计数器，计数器的输出与预设宽度数值做比 较，当达到预设宽度时，比较器输出端产生的上升沿信号触发另一个D触发器产生一个高电平信号(脉冲状态信号)，该高电平信号将前面的D触发器清零，即输出 了脉冲信号的下降沿。PULs一ST是一个复位信号，高电平有效，即在产生脉冲以后需要将计数器和状态信号清掉，以便为下次脉冲产生做准备。可以看到，复位信号必须要和第2个D触发器的输出端进行相与后才能工作，也就是说复位信号必须在脉冲完成之后才有效。

从上面两个仿真图可以观察出，产生出来的脉冲宽度都超过了设定值，产生了误差，可以看到误差，主要是因为在POSEDGE信号上升沿时，计数脉冲信号过了半个周期才到，因此该误差刚好为半个周期计数脉冲的时间，即为2.5ns，该误差就是我们常说的±1误差。在实际测量中，脉冲信号的前沿是最关心的部分，因此宽度的不准确性对于测量不会造成影响。

3.1.2脉冲信号延时

前面已经讨论过，在时基为100ns/div时，刚好达到ADC的最大采样极限(250MsPs)，当时基进入更快档位时，如果要进行正常的显示就需要更多的数据。通过两种办法可以实现：软件插值和等效采样。采用软件插值的方式会导致脉冲信号沿失真，影响测量准确度，在这里采用顺序时间等效采样，即将采样信号与脉冲信号做相对延时，相对延时的时间△t越小，等效采样率越大，经过多次采样后，得到显示所需要的数据。为了保证波形刷新率，等效采样率随时基可变，即时基不同时，相对延时的时间△t也不同。与此同时，在进行顺序等效的时候，时基越小，需要的等效延时的次数越多，即显示单次波形需要采样的次数越多。

表4一1给出了在不同时基情况下的相对延时的时间△t、采样次数和等效采样率。

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