CN101800529A - 脉冲信号调制与功率放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲信号调制与功率放大电路，可用于频率在300KHz，占空比为30％的信号调制与功率放大。此电路输出的脉冲信号的上升沿和下降沿可达到50ns。频率太高时可能两个MOS管太热，第一因为MOS管的下降沿和上升沿太大，管子的功耗就会很大，这时就要想办法降低上升沿和下降沿时间；第二就是在截尾管V37导通时，V19还没有关断，这样就存在一个导通损耗。这样就要增加V15稳压管的电压值和改变前端变压器的绕制方式，尽可能的减小电路中的分布电容。也可以在V19的漏极串入一个几十欧的小电阻，降低MOS管导通时的电流，从而降低管子的损耗。

Description

脉冲信号调制与功率放大电路

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，尤其涉及到用来实现高频脉冲信号的调制与功率放大的电路，具体为一种脉冲信号调制与功率放大电路。

背景技术

普通的调制电路是用一个脉冲小信号输入到MOS管的栅源极，控制MOS管漏源的导通与截止从而形成功率放大控制信号。但这种方式的信号调制电路只适用于低频率窄脉宽信号的放大，而且此种电路形成的信号拖尾特别严重。由于MOS管本身存在着极间电容，因此当信号截止时MOS管仍然处于导通状态，这样就会严重拓宽脉冲宽度，如果脉冲信号的占空比较大，可能MOS管就会一直处于导通状态，不能得到电路设计者预想得到的放大信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种脉冲信号调制与功率放大电路，用简单的电路来实现高频率高占空比控制信号的放大，以解决调制电路中控制脉冲信号的脉宽被拓宽和信号拖尾的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

脉冲信号调制与功率放大电路，其特征在于：包括有两路相同的信号放大电路和一路脉冲控制信号形成电路，所述信号放大电路分别包括有型号为A2631的芯片，所述脉冲控制信号形成电路有两路输出，分别与信号放大电路中芯片的信号输入引脚连接，向两路信号放大电路输出相反的信号；

所述一路信号放大电路包括有MOS管V19，两个共基极的三极管V17、V18，连接在所述三极管V17基极与集电极之间的三极管V16，连接在所述三极管V18的基极与集电极之间的电阻R16，所述三极管V17的发射极通过电阻R17、R18、三极管V18的发射极通过电阻R18分别与MOS管V19的栅极连接，三极管V17的集电极接外部电源正极，三极管V18的集电极接外部电源负极，所述三极管V16的基极通过相互并联的电容C12与电阻R15、发射极通过电阻R14分别与芯片的第七引脚连接，所述三极管V16的发射极还连接外部电源正极，所述芯片的第一引脚和第二引脚为输入引脚，与脉冲控制信号形成电路的一路输出导线连接，第五引脚通过相互并联的稳压二极管V14、电容C10接外部电源正极，第五引脚还通过电阻R13、与电阻R13串联的且彼此相互并联的电容C11、稳压二极管V15接外部电源负极，所述芯片的第八引脚连接外部电源的正极；所述MOS管V19的源极连接+400V电压，MOS管V19的漏极通过相互串联的电阻R19、R42连接-400V电压；

所述另一路信号放大电路包括有MOS管V37，两个共基极的三极管V35、V36，连接在所述三极管V35基极与集电极之间的三极管V34，连接在所述三极管V36的基极与集电极之间的电阻R36，所述三极管V35的发射极通过电阻R37、R38、V36的发射极通过电阻R38分别与MOS管V37的栅极连接，三极管V35的集电极接外部电源正极，三极管V36的集电极接外部电源负极，所述三极管V34的基极通过相互并联的电容C23与电阻R35、发射极通过电阻R34分别与芯片的第七引脚连接，所述三极管V34的发射极还连接外部电源正极，所述芯片的第一引脚和第二引脚为输入引脚，与脉冲控制信号形成电路的另一路输出导线连接，第五引脚通过相互并联的稳压二极管V32、电容C21接外部电源正极，第五引脚还通过电阻R33、与电阻R33串联的且彼此相互并联的电容C22、稳压二极管V33接外部电源负极，所述芯片的第八引脚连接外部电源的正极；所述MOS管V37的源极与所述电阻R19连接，MOS管V37的漏极通过电阻R41连接-400V电压；所述电阻R19与电阻R42之间有导线引出，所述引出导线连接有电阻R43，通过电阻R43作为整个电路的输出；

所述脉冲控制信号形成电路包括有一个同外部脉冲信号源连接的光纤接头的接收端，所述光纤接头的接收端通过相互并联的电容C16、稳压二极管V23与外部电源正极连接，光纤接头的接收端通过电阻R21与外部电源负极连接，有三极管V24的基极通过电阻R与所述光纤接头的接收端连接，所述三极管V24的发射极接外部电源正极，还包括有三极管V26，所述三极管V26的发射极接外部电源负极，基极通过电容、电阻R22、与电阻R22串联且彼此相互并联的电容C17、R23与外部电源的负极连接，所述三极管V24的集电极通过二极管V25连接至所述电阻R23，三极管V24的集电极还通过串联的电阻R24、R25与外部电源负极连接，电阻R24与电阻R25之间有接有相互并联的电阻R26、电容C18的导线引出，所述引出导线连接至一个三极管V27的基极，所述三极管V27集电极通过电阻R27接外部电源正极，发射极通过电阻R28连接另一个三极管V28的基极，所述三极管V28的基极还通过电阻R29接外部电源负极，集电极通过电阻R30接外部电源正极，发射极接外部电源负极，在三极管V28集电极和发射极之间还接有电阻R31；从所述电阻R28两端有导线引出，作为一路输出接入其中一路信号放大电路中芯片的第一引脚和第二引脚上，从三极管V26集电极、三极管V28集电极上分别有导线引出，作为另一路输出接入另一路信号放大电路中芯片的第一引脚和第二引脚上。

在外部电源接入一路信号放大电路的导线之间接有相互串联的电阻R12、发光二极管V13，外部电源接入另一路信号放大电路的导线之间接有相互串联的电阻R32、发光二极管V31，外部电源接入脉冲控制信号形成电路的导线之间接有相互串联的电阻R20、发光二极管V22，通过发光二极管作为指示灯。在MOS管V19的源极上还通过电容C13接地，通过电容C13保护MOS管V19，在MOS管V37的漏极上连接的电阻R41还通过电容C28接地，通过电容C28保护MOS管V37。

本发明巧妙地利用了三极管V17本身存在的极间电容，让MOS管的栅源极间电容更快的放电，使得MOS管在信号在低电平时更易关断，不易产生脉宽拓宽的现象。脉冲控制信号形成电路向两路信号放大电路提供相反的信号，并以其中一路信号放大电路作为输出，能够解决使用一个MOS管控制放大信号的输出的信号有脉冲拓宽和拖尾的问题。

附图说明

图1为一路信号放大电路电路图。

图2为脉冲控制信号形成电路电路图。

图3为本发明电路图。

具体实施方式

脉冲信号调制与功率放大电路，包括有两路相同的信号放大电路和一路脉冲控制信号形成电路，信号放大电路分别包括有型号为A2631的芯片，脉冲控制信号形成电路有两路输出，分别与信号放大电路中芯片的信号输入引脚连接，向两路信号放大电路输出相反的信号；

一路信号放大电路包括有MOS管V19，两个共基极的三极管V17、V18，连接在三极管V17基极与集电极之间的三极管V16，连接在三极管V18的基极与集电极之间的电阻R16，三极管V17的发射极通过电阻R17、R18、三极管V18的发射极通过电阻R18分别与MOS管V19的栅极连接，三极管V17的集电极接外部电源正极，三极管V18的集电极接外部电源负极，三极管V16的基极通过相互并联的电容C12与电阻R15、发射极通过电阻R14分别与芯片的第七引脚连接，三极管V16的发射极还连接外部电源正极，芯片的第一引脚和第二引脚为输入引脚，与脉冲控制信号形成电路的一路输出导线连接，第五引脚通过相互并联的稳压二极管V14、电容C10接外部电源正极，第五引脚还通过电阻R13、与电阻R13串联的且彼此相互并联的电容C11、稳压二极管V15接外部电源负极，芯片的第八引脚连接外部电源的正极；MOS管V19的源极连接+400V电压，MOS管V19的漏极通过相互串联的电阻R19、R42连接-400V电压；

另一路信号放大电路包括有MOS管V37，两个共基极的三极管V35、V36，连接在三极管V35基极与集电极之间的三极管V34，连接在三极管V36的基极与集电极之间的电阻R36，三极管V35的发射极通过电阻R37、R38、V36的发射极通过电阻R38分别与MOS管V37的栅极连接，三极管V35的集电极接外部电源正极，三极管V36的集电极接外部电源负极，三极管V34的基极通过相互并联的电容C23与电阻R35、发射极通过电阻R34分别与芯片的第七引脚连接，三极管V34的发射极还连接外部电源正极，芯片的第一引脚和第二引脚为输入引脚，与脉冲控制信号形成电路的另一路输出导线连接，第五引脚通过相互并联的稳压二极管V32、电容C21接外部电源正极，第五引脚还通过电阻R33、与电阻R33串联的且彼此相互并联的电容C22、稳压二极管V33接外部电源负极，芯片的第八引脚连接外部电源的正极；MOS管V37的源极与电阻R19连接，MOS管V37的漏极通过电阻R41连接-400V电压；电阻R19与电阻R42之间有导线引出，引出导线连接有电阻R43，通过电阻R43作为整个电路的输出；

脉冲控制信号形成电路包括有一个同外部脉冲信号源连接的光纤接头的接收端，光纤接头的接收端通过相互并联的电容C16、稳压二极管V23与外部电源正极连接，光纤接头的接收端通过电阻R21与外部电源负极连接，有三极管V24的基极通过电阻R与光纤接头的接收端连接，三极管V24的发射极接外部电源正极，还包括有三极管V26，三极管V26的发射极接外部电源负极，基极通过电容、电阻R22、与电阻R22串联且彼此相互并联的电容C17、R23与外部电源的负极连接，三极管V24的集电极通过二极管V25连接至电阻R23，三极管V24的集电极还通过串联的电阻R24、R25与外部电源负极连接，电阻R24与电阻R25之间有接有相互并联的电阻R26、电容C18的导线引出，引出导线连接至一个三极管V27的基极，三极管V27集电极通过电阻R27接外部电源正极，发射极通过电阻R28连接另一个三极管V28的基极，三极管V28的基极还通过电阻R29接外部电源负极，集电极通过电阻R30接外部电源正极，发射极接外部电源负极，在三极管V28集电极和发射极之间还接有电阻R31；从电阻R28两端有导线引出，作为一路输出接入其中一路信号放大电路中芯片的第一引脚和第二引脚上，从三极管V26集电极、三极管V28集电极上分别有导线引出，作为另一路输出接入另一路信号放大电路中芯片的第一引脚和第二引脚上。

在外部电源接入一路信号放大电路的导线之间接有相互串联的电阻R12、发光二极管V13，外部电源接入另一路信号放大电路的导线之间接有相互串联的电阻R32、发光二极管V31，外部电源接入脉冲控制信号形成电路的导线之间接有相互串联的电阻R20、发光二极管V22，通过发光二极管作为指示灯。在MOS管V19的源极上还通过电容C13接地，通过电容C13保护MOS管V19，在MOS管V37的漏极上连接的电阻R41还通过电容C28接地，通过电容C28保护MOS管V37。

脉宽被拓宽和脉冲后沿拖尾问题的电路解决方案一：

由于MOS管本身存在着极间电容，因此当控制的小脉冲截止时，栅源极电容放电，栅源极电压不会立即降到0伏，从而就会导致脉宽的拓宽问题。若想解决此问题，就要在小脉冲信号截止时，栅源极能形成一个反向电势，强制MOS管截止。具体电路如图1所示。

图中巧妙的运用了V17本身存在的极间电容。当1脚和2脚有脉冲信号时，A2631的5和7脚导通，三极管V16的B端与E端存在一个电势，使得V16导通，V17和V18的B端处于高电位，而使得V17导通，MOS管的栅极从而处于高电位，促使MOS管的漏源极导通，外加的+400V的正偏压通过MOS管输出。

当1脚和2脚脉冲信号消失时，V16的B端处于与E端相同的电位，V16三极管截止，V17和V18的B极电位回归到低电位，由于V17本身存在极间电容，所以它不会立即关断，就使得V18的E端的电位为高电位，而使得V18导通，这时就会强制加在MOS管的栅源极一个反向电势，电压值为V15两端的电压值，这样就会让MOS管的栅源极间电容更快的放电，使得MOS管在信号在低电平时更易关断，不易产生脉宽拓宽的现象。因此增大V15两端的电压值也可以更好的使的MOS管截止。

从图1中可以看出，本电路巧妙的利用了V17本身存在的极间电容和V18形成的一个瞬间的反向电势，轻松的解决了脉宽拓宽的间题。

信号脉宽被拓宽和信号后沿拖尾问题的电路解决方案二：

如果使用一个MOS管控制放大信号的输出，即使是有上述所说的反向电势也不能很好的使输出调制信号的脉宽达到设计者所想的结果，输出的信号有脉冲拓宽和拖尾现象。基于这种情况考虑，如果在图一中的R43两端并联一个MOS管，当输入的脉冲信号由高电平变到低电平时，R43导通，这样就会强制性的把输出信号拉到低电平，这样就可以解决脉宽拓宽和信号后沿拖尾现象。这样再有一个图一的截尾电路，但是这样就要要求输入到两个A2631的信号有刚好相反。形成信号的电路如图2所示。

图2中的3脚和4脚输入到截尾脉冲电路中。N2是光纤转接头的接收端，当脉冲信号处于低电平时，V24的B端处于与其E端相同电位，V24的CE两端截止。当脉冲信号处于高电平时，V24的B端比其E端的电位低，差值受V23控制。这时V24导通，后面的V27和V26的B端都处于高电位，因此这两个三极管也导通。V26导通，信号的3脚就为低电平，V27导通，R28两端就有一个电压值控制A2631，且此脉冲和输入的小信号脉冲一致。V27导通也使得V28的B端处于高电位，此时V28的BE端电压值为让R29两端电压，V28导通，这样V28的C端就处于低电位，这样信号的3脚和4脚输出到A2631的脉冲波形刚好和输入的小信号相反。当输入的小脉冲信号变化到低电平时，V24截止，这样V27和V28也截止，输出信号的1脚和2脚的电势差为零，也就是没有脉冲输出。由于有C17和V26的BE端电容的存在，使得V24截止时V26不会立即截止，所以此时的3脚处于低电平，4脚处于高电平，这样就在输入的小脉冲信号变化到低电平时能形成一个小的截尾脉冲控制下面截尾管的通断。此处可以通过改变C17的电容值改变截尾脉冲的脉宽大小。

整体的脉冲信号放大和调制电路图如图3。

Claims (1)

1.脉冲信号调制与功率放大电路，其特征在于：包括有两路相同的信号放大电路和一路脉冲控制信号形成电路，所述信号放大电路分别包括有型号为A2631的芯片，所述脉冲控制信号形成电路有两路输出，分别与信号放大电路中芯片的信号输入引脚连接，向两路信号放大电路输出相反的信号；

所述一路信号放大电路包括有MOS管V19，两个共基极的三极管V17、V18，连接在所述三极管V17基极与集电极之间的三极管V16，连接在所述三极管V18的基极与集电极之间的电阻R16，所述三极管V17的发射极通过电阻R17、R18、三极管V18的发射极通过电阻R18分别与MOS管V19的栅极连接，三极管V17的集电极接外部电源正极，三极管V18的集电极接外部电源负极，所述三极管V16的基极通过相互并联的电容C12与电阻R15、发射极通过电阻R14分别与芯片的第七引脚连接，所述三极管V16的发射极还连接外部电源正极，所述芯片的第一引脚和第二引脚为输入引脚，与脉冲控制信号形成电路的一路输出导线连接，第五引脚通过相互并联的稳压二极管V14、电容C10接外部电源正极，第五引脚还通过电阻R13、与电阻R13串联的且彼此相互并联的电容C11、稳压二极管V15接外部电源负极，所述芯片的第八引脚连接外部电源的正极；所述MOS管V19的源极连接+400V电压，MOS管V19的漏极通过相互串联的电阻R19、R42连接-400V电压；

所述另一路信号放大电路包括有MOS管V37，两个共基极的三极管V35、V36，连接在所述三极管V35基极与集电极之间的三极管V34，连接在所述三极管V36的基极与集电极之间的电阻R36，所述三极管V35的发射极通过电阻R37、R38、V36的发射极通过电阻R38分别与MOS管V37的栅极连接，三极管V35的集电极接外部电源正极，三极管V36的集电极接外部电源负极，所述三极管V34的基极通过相互并联的电容C23与电阻R35、发射极通过电阻R34分别与芯片的第七引脚连接，所述三极管V34的发射极还连接外部电源正极，所述芯片的第一引脚和第二引脚为输入引脚，与脉冲控制信号形成电路的另一路输出导线连接，第五引脚通过相互并联的稳压二极管V32、电容C21接外部电源正极，第五引脚还通过电阻R33、与电阻R33串联的且彼此相互并联的电容C22、稳压二极管V33接外部电源负极，所述芯片的第八引脚连接外部电源的正极；所述MOS管V37的源极与所述电阻R19连接，MOS管V37的漏极通过电阻R41连接-400V电压；所述电阻R19与电阻R42之间有导线引出，所述引出导线连接有电阻R43，通过电阻R43作为整个电路的输出；

所述脉冲控制信号形成电路包括有一个同外部脉冲信号源连接的光纤接头的接收端，所述光纤接头的接收端通过相互并联的电容C16、稳压二极管V23与外部电源正极连接，光纤接头的接收端通过电阻R21与外部电源负极连接，有三极管V24的基极通过电阻R与所述光纤接头的接收端连接，所述三极管V24的发射极接外部电源正极，还包括有三极管V26，所述三极管V26的发射极接外部电源负极，基极通过电容、电阻R22、与电阻R22串联且彼此相互并联的电容C17、R23与外部电源的负极连接，所述三极管V24的集电极通过二极管V25连接至所述电阻R23，三极管V24的集电极还通过串联的电阻R24、R25与外部电源负极连接，电阻R24与电阻R25之间有接有相互并联的电阻R26、电容C18的导线引出，所述引出导线连接至一个三极管V27的基极，所述三极管V27集电极通过电阻R27接外部电源正极，发射极通过电阻R28连接另一个三极管V28的基极，所述三极管V28的基极还通过电阻R29接外部电源负极，集电极通过电阻R30接外部电源正极，发射极接外部电源负极，在三极管V28集电极和发射极之间还接有电阻R31；从所述电阻R28两端有导线引出，作为一路输出接入其中一路信号放大电路中芯片的第一引脚和第二引脚上，从三极管V26集电极、三极管V28集电极上分别有导线引出，作为另一路输出接入另一路信号放大电路中芯片的第一引脚和第二引脚上。

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