CS269560B1

CS269560B1 - Voltage controlled delay circuit in picosecond range

Info

Publication number: CS269560B1
Application number: CS878096A
Authority: CS
Inventors: Klara Ing Csc Veghova; Julius Doc Ing Csc Oravec; Roman Ing Kukuca; Juraj Ing Cerven
Original assignee: Klara Ing Csc Veghova; Julius Doc Ing Csc Oravec; Roman Ing Kukuca; Juraj Ing Cerven
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS809687A1

Abstract

Oneskorovací obvod možno využit vo vietkých vedecko-technických odborech, kds aa vyžaduje velmi Jemná a plynulá regulécie oneakořenia impulzov v plkosekundove] oblastí, například prl testovaní velmi rýchlýčh čialícových obvodov, na synchronlzáciu aeracích príatrojov v oblasti plkoaekundových časov a podobně. Oneskorovací obvod umožňuje doslahnát velmi vysoká stabilitu nastaveného oneskorenla v oblasti desiatok až atovlek pikosekánd a jeTio jemná, plynulá, reguláciu Jednosměrným riadiacim napětím a převodovou konstantou rádovo dealátky pa/V. Obvod pozoatéva z kaskády cievok a varikapov, tvoriacej diskrétně nelineárně vedenie βοlltónového typu, zepojenej medzi prvá vstupná svorku a prvú výstupná svorku a Jeno podstatou je, že medzi apoločný uzol varikapov a druhá vstupná'svorku a druhá výstupná svorku Je zapojený jednosměrný regulovatelný zdroj.The delay circuit can be used in all scientific and technical fields, where very fine and smooth regulation of pulse delay in the sub-second range is required, for example, for testing very fast chip circuits, for synchronizing aeration devices in the sub-second range, etc. The delay circuit allows achieving very high stability of the set delay in the range of tens to hundreds of picoseconds and is fine, smooth, regulation by a unidirectional control voltage and a transfer constant of the order of a few pA/V. The circuit consists of a cascade of coils and varicaps, forming a discrete nonlinear line of the Bolton type, connected between the first input terminal and the first output terminal, and the essence is that a unidirectional adjustable source is connected between the varicap node and the second input terminal and the second output terminal.

Description

Vynález ea týká napětí· riadeného oneskorovacieho obvodu v pikosekundovef oblasti a rieíi problém nového obvodového usporiadanie oneskorovača ultrakrátkých iepulzov hranami kratéími ako 1 na a využití· poznetkov teorie solitónov.The invention relates to a voltage-controlled delay circuit in the picosecond range and solves the problem of a new circuit arrangement of an ultrashort pulse delayer with edges shorter than 1 and using the principles of soliton theory.

V aůča.snoati sa na regulovatelné oneskprpvahie impulzov využ lvajú monostabiIné preklápacie obvody, dale) obvody založené na komparácii riadiaceho napětia a pilovým priebehom a oneakorovacie vedenia a přepínatelnými odbočkami.In practice, monostable flip-flop circuits are used for adjustable pulse delays, as well as circuits based on the comparison of the control voltage with a sawtooth waveform and uncorking lines with switchable taps.

Monostabilné preklápacie obvody neumožňujú dosahovat oneekorenia kratšie ako niekolko nanoaekúnd a neumožnujú tiež změnu nastaveného oneekorenia v oblasti pikoeekundových čaaov. Obvody využívajúce komparétor a generátor pilového priebehu sú typické pře oneekorovanie impulzov v mikrosekundovej a millsekundovaJ oblasti, připadne v oblaetiach ešte dlhších čaaov. Problémy i ich aplikéciou začínajů už v nanoeekundovej oblasti, hlavně v eůvieloeti a realizáciou komparátora, na ktorý aú kladené protichodné požiadavky na rýchlost a stabilitu. Hlavním nedostatkem sú obvodová zložitoeí a nízká stabilita. U vedení e odbočkami nle je možná plynulá regulácia oneekorenia a aú pri nich problémy a impendačným priepósobením jednotlivých odbočiek.Monostable flip-flop circuits do not allow for delays shorter than a few nanoseconds and do not allow for changing the set delay in the picosecond range. Circuits using a comparator and a sawtooth generator are typical for delaying pulses in the microsecond and millisecond range, or in the range of even longer times. Problems with their application begin already in the nanosecond range, mainly in the frequency and implementation of the comparator, which is subject to conflicting requirements for speed and stability. The main disadvantages are the circuit complexity and low stability. In the case of branch lines, smooth control of the delay is not possible, and there are problems with the impedance effects of individual branches.

Uvedené nedostatky odstraňuje napětím rladěný oneskorovací obvod v pikoeekundovej oblasti podlá vynélezu, ktorý je tvořený kaskádou cievok a varikapov tvoriacou diskrétně nelineárně vedenie aolitónového typu, zepojenou aedzi prvů vstupná svorku a prvú výstupná svorku a ktorého podstatou je, že medzi společný uzol varikapov a druhů vetupnú svorku a druhů výatupnú avorku je zapojený jednosměrný regulovatelný zdroj.The above-mentioned shortcomings are eliminated by a voltage-controlled delay circuit in the picosecond region according to the invention, which is formed by a cascade of coils and varicaps forming a discrete nonlinear line of the aoliton type, connected between the first input terminal and the first output terminal, and the essence of which is that a unidirectional adjustable source is connected between the common node of the varicaps and the second input terminal and the second output terminal.

Pokrok oneskorovecieho obvodu'podle vynálezu sa projevuje v tom, že posúva rozsah nastavitelných oneskorení do oblast^ desiatok až stoviek ps, pričom umožňuje dosiahnůt velmi vysoků stabilitu nastaveného oneakorenia a jeho jemnú, plynulú reguláciu jednosměrným riadiacim napětím a převodovou konstantou rádovo deeiatky pe/V. VySSÍm účinkom obvodu je aj jeho jednoduchost a velmi dobrá reprodukovatelnosí.The progress of the delay circuit according to the invention is manifested in the fact that it shifts the range of adjustable delays to the range of tens to hundreds of ps, while enabling very high stability of the set delay and its fine, smooth regulation by a unidirectional control voltage and a transfer constant of the order of tens of ps/V to be achieved. The high efficiency of the circuit is also its simplicity and very good reproducibility.

Na přiloženo· výkrese je znázorněná schéma zapojenia oneakorovacieho obyodu podlá vynálezu a to pře konkrétny případ oneskorovania impulzov kladnej polarity.The attached drawing shows a circuit diagram of the delay circuit according to the invention, for the specific case of delaying positive polarity pulses.

Oneskorovací obvod podlá vynálezu je tvořený kaskádou cievok L a varikapov C, zapojenou medzi prvú vstupnú svorku Ji a prvú výstupnú svorku 3. Táto kaskáda tvoří diskrétně nelineárně vedenie solitónového typu. Na spoločný mzol varikapov C je připojený Jeden pól jednosměrného regulovatelného zdroja 5 a jeho druhý pól je spojený s druhou vetupnou svorkou £ a a druhou výstupnou svorkou 4. V případe oneskorovania impulzov kladnej polarity, ako je znázorněné na výkrese, varikapy C sú připojené do společného uzla anodami a spoločný uzol je spojený so záporným polom jednosměrného regulovatelného zdroja 5. V případe oneskorovania impulzov zápornej polarity aú varikapy 0 aj jednosměrný regulovatelný zdroj 5 polarizované opačné.The delay circuit according to the invention is formed by a cascade of coils L and varicaps C, connected between the first input terminal Ji and the first output terminal 3. This cascade forms a discrete nonlinear soliton-type line. One pole of a unidirectional adjustable source 5 is connected to the common node of the varicaps C, and its second pole is connected to the second input terminal £ and the second output terminal 4. In the case of delaying pulses of positive polarity, as shown in the drawing, the varicaps C are connected to a common node by anodes and the common node is connected to the negative pole of the unidirectional adjustable source 5. In the case of delaying pulses of negative polarity au varicaps 0 and the unidirectional adjustable source 5 are polarized oppositely.

Pri činnosti obvodu podlá vynálezu sa zdroj 6 impulzov připojí cez sériový odpor R_q na prvú a druhů vstupnú svorku 1, 2 a na prvú a druhů výatupnú svorku 3, 4 sa připojí zatažovací odpor R₂. činnost obvodu podlá vynálezu je založená na ekutočnosti, že rýchlost šírenia impulzu na solltonové· vedení je závislá od jednosměrného predpátia varikapov C. Preto reguláciou tohoto předpětia pomocou jednosměrného regulovatelného zdroja 5 možno plynule měnit přeletový čas vedenia, pričom tvar impulzu aa zachovává. Pripojenie zdroja 6 impulzov a zaíažovacieho odporu R_z zabezpečuje oddelenie jednoamernej zložky od impulzov tak, že na zatažovací odpor R”ea privádzajů oneakorené impulzy bez jednosměrného predpátia.In the operation of the circuit according to the invention, the source of pulses 6 is connected via a series resistor R _q to the first and second input terminals 1, 2 and the load resistor R ₂ is connected to the first and second output terminals 3, 4. The operation of the circuit according to the invention is based on the fact that the speed of propagation of the pulse on the sollton line depends on the unidirectional bias of the varicaps C. Therefore, by regulating this bias using a unidirectional adjustable source 5, the flight time of the line can be continuously changed, while the shape of the pulse aa is preserved. The connection of the source of pulses 6 and the load resistor R _z ensures the separation of the single-phase component from the pulses so that the delayed pulses without unidirectional bias are fed to the load resistor R”ea.

Oneskorovací obvod podlá vynálezu bol realizovaný a použitím štyroch varikapov C typu KB 105 a pletich cievok L a indukčnostou 10 nH. K obvodu bol připojený zatažovací odpor R_z o velkosti 18Ά-, velkost sériového odporu R_ bola tiež 18-A- . Pri rozsahu riadiaceho napětia jednosměrného regulovatelného zdroja 6 od O do-15 V sa dosiahlo minimálně oneskorenie impulzov 300 ps a maximálně oneskorenie 800 pa pri priemernej změně oneekorenia 33 ps/V.The delay circuit according to the invention was implemented using four varicaps C type KB 105 and a coil braid L with an inductance of 10 nH. A pull-up resistor R _z of size 18Ά- was connected to the circuit, the size of the series resistor R_ was also 18-A- . With a control voltage range of the DC regulated source 6 from O to -15 V, a minimum pulse delay of 300 ps and a maximum delay of 800 ps were achieved with an average delay change of 33 ps/V.

Oneskorovací obvod podlá vynálezu možno využit vo víetkých vedecko-technických od2The delay circuit according to the invention can be used in all scientific and technical fields.

CS 269560 Bl boroch, kde, SB<vy;žaduje’vel»i jemná a·plynuilá<regulácia oneakorenia impulzov.vpikosekundovej Oblasti, například pri testovaní, । velmi rýchlych’číslicovýchobvodov, na synchron i žáci if «aeracích; pria troijov< v>«blaati pikoaekundových čá»ov<a i podobno^,;CS 269560 Bl boroch, where, SB<vyzhayudej’ve»i jemn»i a·smounuila<regulatsii neakorenia imula.vpikosadovej razloženovej, for example, in testing, । very fast’digitalových čítkovodov, on synchron i čítoví if «aeracih; pria troijov< v>«blaati picoaekundových čá»ov< i i samě^,;

Claims

FOR DME! Τ' THE INVENTION ’

Voltage-controlled uncoupling circuit in the picosecond range, formed by a cascade of coils and varicaps forming a discrete nonlinear soliton-type line, connected between the first input terminal and the first output terminal, characterized in that a single-phase adjustable source /5/ is connected between the common node of the varicaps /C/ and the second input terminal /2/ and the second output terminal /4/.