CN110600981B - 一种低边沿抖动脉冲信号发生器 - Google Patents
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Abstract
一种低边沿抖动脉冲信号发生器。其包括低边沿抖动脉冲信号发生器包括：电源供电模块、DDS模块、迟滞电压比较器模块、单稳态触发脉宽调节电路模块和MCU模块；电源供电模块与DDS模块、迟滞电压比较器模块、单稳态触发脉宽调节电路模块、MCU模块连接，DDS模块与迟滞电压比较器模块连接，迟滞电压比较器模块与单稳态触发脉宽调节电路模块连接,MCU模块与DDS模块连接。本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器可以更加有效地降低脉冲边沿抖动，有利于光纤脉冲激光器输出的光脉冲稳定，因此能够很好地适用于多种光纤脉冲激光器。
Description
技术领域
本发明属于光纤激光器技术领域，特别是涉及一种低边沿抖动脉冲信号发生器。
背景技术
光纤脉冲激光器作为备受关注的新一代激光器，由于其优越的性能使其在工业标刻、深雕中得到广泛的应用。
为了使光纤脉冲激光器输出的激光脉冲稳定，一款低边沿抖动脉冲信号发生器是必需。传统脉冲信号发生器产生脉冲信号的方法是首先产生一正弦波信号，再与一固定基准电压比较后产生脉冲信号。由于正弦波信号本身噪声以及基准电压噪声影响，通过此方法产生的脉冲信号的边沿抖动严重，抖动时间在几十纳秒到几百纳秒以上。具有边沿抖动严重的脉冲信号将会导致激光脉冲信号不稳定。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低边沿抖动脉冲信号发生器。
为了达到上述目的，本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器包括：电源供电模块、DDS模块、迟滞电压比较器模块、单稳态触发脉宽调节电路模块和MCU模块；其中：电源供电模块与DDS模块、迟滞电压比较器模块、单稳态触发脉宽调节电路模块、MCU模块连接，DDS模块与迟滞电压比较器模块连接，迟滞电压比较器模块与单稳态触发脉宽调节电路模块连接,MCU模块与DDS模块连接。
所述的电源供电模块为DC/DC集成电路模块，包括集成电路LM22676、电容器C21–C26、C30-C33、电阻R8–R10、二极管D3-D5、电感器L1、端子JP1、集成电路LD1117-3.3V；其中端子JP1的1管脚与外部电源24V连接并与二极管D3的阳极连接、端子JP1的2管脚与地线GND连接，二极管D3的阴极与集成电路LM22676的7管脚连接，电容C22和电容C23的两端分别与二极管D3的阴极和地线GND连接，电容C24一端与集成电路LM22676的5管脚连接、另一端与地线GND连接，集成电路LM22676的7管脚与二极管D3的阴极连接、6管脚与地线GND连接，电阻R8的一端与集成电路LM22676的4管脚连接、另一端与地线GND连接，电阻R9的一端与集成电路LM22676的4管脚连接、另一端为电源VDD5V端，电容C21的两端分别与集成电路LM22676的1管脚和8管脚连接，二极管D5的阴极与集成电路LM22676的8管脚连接、阳极与地线GND连接，电感器L1的一端与集成电路LM22676的8管脚连接、另一端与电源VDD5V连接，电容器C25的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接，电容器C26的正极与电源VDD5V连接、负极与地线GND连接，二极管D4的阳极与电源VDD5V连接、阴极通过电阻R10与地线GND连接，电容器C30的一端与集成电路LD1117-3.3V的3管脚连接并与二极管D4的阳极连接，另一端与地线GND连接，电容器C31的正极与集成电路LD1117-3.3V的3管脚连，负极与GND地线GND连接，电容器C32的正极与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连，负极与GND地线GND连接，集成电路LD1117-3.3V的1管脚与地线GND连接，电容器C33的一端与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连接并与VDD3V连接，另一端与地线GND连接，集成电路LD1117-3.3V的4管脚与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连接。
所述的DDS模块和迟滞电压比较器模块采用内部带迟滞电压比较的DDS模块；所述的内部带迟滞电压比较的DDS模块包括：集成电路AD9851、电容器CW2、CW6、CW8-CW12、电阻RW1、RW3和RW4；其中：电容器CW2的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的6管脚和5管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW8正极与电源VDD5V连接、负极与地线GND连接，电容器CW9的两端分别与电源VDD5V和地线连接、集成电路AD9851的11管脚和10管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW6的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的23管脚和24管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW10的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的18管脚和19管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW11与电阻RW3并联后，一端与集成电路AD9851的20管脚连接、另一端与地线GND连接，电容器CW12与电阻RW4并联后，一端与集成电路AD9851的21管脚连接、另一端与地线GND连接，集成电路AD9851的1-4管脚依次为数据总线D3-D0、25-28管脚依次为数据总线D7-D4，集成电路AD9851的7管脚为W_CLK端、8管脚为FQ_UD端、9管脚为R_CLK端用于与一外部晶体振荡器连接、14管脚为PULSE端、22管脚为RESET端。
所述的单稳态触发脉宽调节电路模块采用SN74LVC1G123芯片,包括集成电路SN74LVC1G123、电容CW13-CW15、电阻RW2、RW5和可变电阻R1；其中：集成电路SN74LVC1G123的1、4管脚与地线GND连接、3管脚和8管脚与电源VDD5V连接、2管脚为PULSE端与集成电路AD9851的14管脚连接、电容CW14一端与电源VDD5V连接、另一端与地线GND连接，电容CW15的两端分别与集成电路SN74LVC1G123的6管脚和7管脚连接，可变电阻R1的一个固定端通过电阻RW5与集成电路SN74LVC1G123的7管脚连接、另一个固定端和活动端一起与电源VDD5V连接，电阻RW2的一端与集成电路SN74LVC1G123的5管脚连接、另一端为脉冲输出端，电容CW13的一端与脉冲输出端连接、另一端与地线GND连接。
所述的MCU模块采用51系列单片机或ARM系列微控制器芯片，包括集成电路C8051F、电容CW16-CW18、电阻RW6、RW7；其中：集成电路C8051F的26-19管脚依次为数据总线D0-D7端，分别连接集成电路AD9851数据总线D0-D7的对应端，集成电路C8051F的15管脚和16管脚分别为W_CLK端和FQ_UD端，与集成电路AD9851的对应端连接，集成电路C8051F的17管脚为RESET端，与集成电路AD9851的对应端连接，电容CW16的两端分别与集成电路C8051F的3管脚和4管脚连接、集成电路C8051F的3管脚和4管脚分别与地线GND和电源VDD3V连接，电阻RW7的一端与和电源VDD3V连接、另一端通过电阻RW6与集成电路C8051F的5管脚连接，电容CW17和CW18并联后，一端与电阻RW6和电阻RW7的连接点相连接、另一端与地线GND连接。
本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器具有如下优点：
本发明利用MCU模块控制DDS模块产生一同源反相的两路正弦波信号，通过迟滞电压比较器模块比较两路正弦反相信号后输出脉冲信号，再通过单稳态触发脉宽调节电路模块后可实现输出脉冲宽度可调节的脉冲信号，信号频率在20KHz～200KHz内任意可调，且输出频率精度可达1/10000，脉冲宽度可控制在几微秒到十几微秒级别，输出脉冲上升/下降沿＜5ns，脉冲抖动(jitter)控制在5ns以内。本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器可以更加有效地降低脉冲边沿抖动，有利于光纤脉冲激光器输出的光脉冲稳定，因此能够很好地适用于多种光纤脉冲激光器。
附图说明
图1为本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器构成框图。
图2为本发明的提供的低边沿抖动脉冲信号发生器中电源供电模块电路图。
图3为本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器中内部带迟滞电压比较模块的DDS模块电路图。
图4为本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器中单稳态触发脉宽调节电路模块电路图。
图5为本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器中MCU模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器包括：电源供电模块1、DDS模块2、迟滞电压比较器模块3、单稳态触发脉宽调节电路模块4和MCU模块5；其中：电源供电模块1与DDS模块2、迟滞电压比较器模块3、单稳态触发脉宽调节电路模块4、MCU模块5连接，DDS模块2与迟滞电压比较器模块3连接，迟滞电压比较器模块3与单稳态触发脉宽调节电路模块4连接,MCU模块5与DDS模块2连接；电源供电模块1主要用于DDS模块2、单稳态触发脉宽调节电路模块4和MCU模块5的供电及电源管理；DDS模块2用于产生一同源反相的两路正弦波信号，迟滞电压比较器模块3比较两路正弦反相信号后输出脉冲信号；单稳态触发脉宽调节电路模块4用于调节输出脉冲宽度；MCU模块5用于设置DDS模块2参数产生一同源反相的两路正弦波信号。
所述的电源供电模块1为DC/DC集成电路模块，其主要作用是给整个装置供电，实现供电管理。
所述的DDS模块2采用AD9851芯片或者其他直接数字式频率合成芯片，主要用于产生一同源反相的两路正弦波信号。
所述的迟滞电压比较器模块3采用AD9851芯片，内部自带迟滞电压比较器，主要用于比较同源反相的两路正弦波信号后输出脉冲信号。
所述的单稳态触发脉宽调节电路模块4采用SN74LVC1G123芯片,主要用于调节不同重频下脉冲信号宽度。
所述的MCU模块5采用51系列单片机或者是ARM(Advanced RISC Machine)系列微控制器芯片，主要用于控制DDS模块2产生一同源反相的两路正弦波信号。
如图2所示，所述的电源供电模块1包括：集成电路LM22676、电容器C21–C26、C30-C33、电阻R8–R10、二极管D3-D5、电感器L1、端子JP1、集成电路LD1117-3.3V；其中端子JP1的1管脚与外部电源24V连接并与二极管D3的阳极连接、端子JP1的2管脚与地线GND连接，二极管D3的阴极与集成电路LM22676的7管脚连接，电容C22和电容C23的两端分别与二极管D3的阴极和地线GND连接，电容C24一端与集成电路LM22676的5管脚连接、另一端与地线GND连接，集成电路LM22676的7管脚与二极管D3的阴极连接、6管脚与地线GND连接，电阻R8的一端与集成电路LM22676的4管脚连接、另一端与地线GND连接，电阻R9的一端与集成电路LM22676的4管脚连接、另一端为电源VDD5V端，电容C21的两端分别与集成电路LM22676的1管脚和8管脚连接，二极管D5的阴极与集成电路LM22676的8管脚连接、阳极与地线GND连接，电感器L1的一端与集成电路LM22676的8管脚连接、另一端与电源VDD5V连接，电容器C25的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接，电容器C26的正极与电源VDD5V连接、负极与地线GND连接，二极管D4的阳极与电源VDD5V连接、阴极通过电阻R10与地线GND连接，电容器C30的一端与集成电路LD1117-3.3V的3管脚连接并与二极管D4的阳极连接，另一端与地线GND连接，电容器C31的正极与集成电路LD1117-3.3V的3管脚连，负极与GND地线GND连接，电容器C32的正极与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连，负极与GND地线GND连接，集成电路LD1117-3.3V的1管脚与地线GND连接，电容器C33的一端与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连接并与VDD3V连接，另一端与地线GND连接，集成电路LD1117-3.3V的4管脚与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连接。
所述的DDS模块2和迟滞电压比较器模块3采用内部带迟滞电压比较的DDS模块；如图3所示，所述的内部带迟滞电压比较的DDS模块包括：集成电路AD9851、电容器CW2、CW6、CW8-CW12，电阻RW1、RW3和RW4；其中：电容器CW2的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的6管脚和5管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW8正极与电源VDD5V连接、负极与地线GND连接，电容器CW9的两端分别与电源VDD5V和地线连接、集成电路AD9851的11管脚和10管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW6的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的23管脚和24管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW10的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的18管脚和19管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW11与电阻RW3并联后，一端与集成电路AD9851的20管脚连接、另一端与地线GND连接，电容器CW12与电阻RW4并联后，一端与集成电路AD9851的21管脚连接、另一端与地线GND连接，集成电路AD9851的1-4管脚依次为数据总线D3-D0、25-28管脚依次为数据总线D7-D4，集成电路AD9851的7管脚为W_CLK端、8管脚为FQ_UD端、9管脚为R_CLK端用于与一外部晶体振荡器连接、14管脚为PULSE端、22管脚为RESET端。
如图4所示，所述的单稳态触发脉宽调节电路模块4包括：集成电路SN74LVC1G123、电容CW13-CW15、电阻RW2、RW5和可变电阻R1；其中：集成电路SN74LVC1G123的1、4管脚与地线GND连接、3管脚和8管脚与电源VDD5V连接、2管脚为PULSE端与集成电路AD9851的14管脚连接、电容CW14一端与电源VDD5V连接、另一端与地线GND连接，电容CW15的两端分别与集成电路SN74LVC1G123的6管脚和7管脚连接，可变电阻R1的一个固定端通过电阻RW5与集成电路SN74LVC1G123的7管脚连接、另一个固定端和活动端一起与电源VDD5V连接，电阻RW2的一端与集成电路SN74LVC1G123的5管脚连接、另一端为脉冲输出端，电容CW13的一端与脉冲输出端连接、另一端与地线GND连接。
如图5所示，所述的MCU模块5包括：集成电路C8051F、电容CW16-CW18、电阻RW6、RW7；其中：集成电路C8051F的26-19管脚依次为数据总线D0-D7端，分别连接集成电路AD9851数据总线D0-D7的对应端，集成电路C8051F的15管脚和16管脚分别为W_CLK端和FQ_UD端，与集成电路AD9851的对应端连接，集成电路C8051F的17管脚为RESET端，与集成电路AD9851的对应端连接，电容CW16的两端分别与集成电路C8051F的3管脚和4管脚连接、集成电路C8051F的3管脚和4管脚分别与地线GND和电源VDD3V连接，电阻RW7的一端与和电源VDD3V连接、另一端通过电阻RW6与集成电路C8051F的5管脚连接，电容CW17和CW18并联后，一端与电阻RW6和电阻RW7的连接点相连接、另一端与地线GND连接。
本发明提供的低边沿抖动脉冲信号发生器能够有效地控制脉冲边沿抖动，从而有利于增强光纤脉冲激光器输出的光脉冲稳定性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，并非是对本发明的限制。本发明保护范围也不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员基于本发明提及的装置所进行的变化、改型、添加或替换以及应用拓展，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (3)
1.一种低边沿抖动脉冲信号发生器，其特征在于：所述的低边沿抖动脉冲信号发生器包括：电源供电模块(1)、DDS模块(2)、迟滞电压比较器模块(3)、单稳态触发脉宽调节电路模块(4)和MCU模块(5)；其中：电源供电模块(1)与DDS模块(2)、迟滞电压比较器模块(3)、单稳态触发脉宽调节电路模块(4)、MCU模块(5)连接，DDS模块(2)与迟滞电压比较器模块(3)连接，迟滞电压比较器模块(3)与单稳态触发脉宽调节电路模块(4)连接,MCU模块(5)与DDS模块(2)连接；
所述的DDS模块(2)和迟滞电压比较器模块(3)采用内部带迟滞电压比较的DDS模块；所述的内部带迟滞电压比较的DDS模块包括：集成电路AD9851、电容器CW2、CW6、CW8-CW12、电阻RW1、RW3和RW4；其中：电容器CW2的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的6管脚和5管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW8正极与电源VDD5V连接、负极与地线GND连接，电容器CW9的两端分别与电源VDD5V和地线连接、集成电路AD9851的11管脚和10管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW6的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的23管脚和24管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW10的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接、集成电路AD9851的18管脚和19管脚分别与电源VDD5V和地线GND相连接，电容器CW11与电阻RW3并联后，一端与集成电路AD9851的20管脚连接、另一端与地线GND连接，电容器CW12与电阻RW4并联后，一端与集成电路AD9851的21管脚连接、另一端与地线GND连接，集成电路AD9851的1-4管脚依次为数据总线D3-D0、25-28管脚依次为数据总线D7-D4，集成电路AD9851的7管脚为W_CLK端、8管脚为FQ_UD端、9管脚为R_CLK端用于与一外部晶体振荡器连接、14管脚为PULSE端、22管脚为RESET端；
所述的单稳态触发脉宽调节电路模块(4)采用SN74LVC1G123芯片,包括集成电路SN74LVC1G123、电容CW13-CW15、电阻RW2、RW5和可变电阻R1；其中：集成电路SN74LVC1G123的1、4管脚与地线GND连接、3管脚和8管脚与电源VDD5V连接、2管脚为PULSE端与集成电路AD9851的14管脚连接、电容CW14一端与电源VDD5V连接、另一端与地线GND连接，电容CW15的两端分别与集成电路SN74LVC1G123的6管脚和7管脚连接，可变电阻R1的一个固定端通过电阻RW5与集成电路SN74LVC1G123的7管脚连接、另一个固定端和活动端一起与电源VDD5V连接，电阻RW2的一端与集成电路SN74LVC1G123的5管脚连接、另一端为脉冲输出端，电容CW13的一端与脉冲输出端连接、另一端与地线GND连接。
2.根据权利要求1所述的低边沿抖动脉冲信号发生器，其特征在于：所述的电源供电模块(1)为DC/DC集成电路模块，包括集成电路LM22676、电容器C21–C26、C30-C33、电阻R8–R10、二极管D3-D5、电感器L1、端子JP1、集成电路LD1117-3.3V；其中端子JP1的1管脚与外部电源24V连接并与二极管D3的阳极连接、端子JP1的2管脚与地线GND连接，二极管D3的阴极与集成电路LM22676的7管脚连接，电容C22和电容C23的两端分别与二极管D3的阴极和地线GND连接，电容C24一端与集成电路LM22676的5管脚连接、另一端与地线GND连接，集成电路LM22676的7管脚与二极管D3的阴极连接、6管脚与地线GND连接，电阻R8的一端与集成电路LM22676的4管脚连接、另一端与地线GND连接，电阻R9的一端与集成电路LM22676的4管脚连接、另一端为电源VDD5V端，电容C21的两端分别与集成电路LM22676的1管脚和8管脚连接，二极管D5的阴极与集成电路LM22676的8管脚连接、阳极与地线GND连接，电感器L1的一端与集成电路LM22676的8管脚连接、另一端与电源VDD5V连接，电容器C25的两端分别与电源VDD5V和地线GND连接，电容器C26的正极与电源VDD5V连接、负极与地线GND连接，二极管D4的阳极与电源VDD5V连接、阴极通过电阻R10与地线GND连接，电容器C30的一端与集成电路LD1117-3.3V的3管脚连接并与二极管D4的阳极连接，另一端与地线GND连接，电容器C31的正极与集成电路LD1117-3.3V的3管脚连，负极与GND地线GND连接，电容器C32的正极与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连，负极与GND地线GND连接，集成电路LD1117-3.3V的1管脚与地线GND连接，电容器C33的一端与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连接并与VDD3V连接，另一端与地线GND连接，集成电路LD1117-3.3V的4管脚与集成电路LD1117-3.3V的2管脚连接。
3.根据权利要求1所述的低边沿抖动脉冲信号发生器，其特征在于：所述的MCU模块(5)采用51系列单片机或ARM系列微控制器芯片，包括集成电路C8051F、电容CW16-CW18、电阻RW6、RW7；其中：集成电路C8051F的26-19管脚依次为数据总线D0-D7端，分别连接集成电路AD9851数据总线D0-D7的对应端，集成电路C8051F的15管脚和16管脚分别为W_CLK端和FQ_UD端，与集成电路AD9851的对应端连接，集成电路C8051F的17管脚为RESET端，与集成电路AD9851的对应端连接，电容CW16的两端分别与集成电路C8051F的3管脚和4管脚连接、集成电路C8051F的3管脚和4管脚分别与地线GND和电源VDD3V连接，电阻RW7的一端与和电源VDD3V连接、另一端通过电阻RW6与集成电路C8051F的5管脚连接，电容CW17和CW18并联后，一端与电阻RW6和电阻RW7的连接点相连接、另一端与地线GND连接。
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2019
- 2019-09-05 CN CN201910837683.9A patent/CN110600981B/zh active Active
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