JP2532228B2 - パルス整形器 - Google Patents
パルス整形器Info
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- JP2532228B2 JP2532228B2 JP62020992A JP2099287A JP2532228B2 JP 2532228 B2 JP2532228 B2 JP 2532228B2 JP 62020992 A JP62020992 A JP 62020992A JP 2099287 A JP2099287 A JP 2099287A JP 2532228 B2 JP2532228 B2 JP 2532228B2
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- pulse
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- diode
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- pulse shaper
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Links
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 12
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
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- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 4
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Landscapes
- Manipulation Of Pulses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は入力パルスを良好なセトリング特性と急峻な
前縁を有するパルスに整経するパルス整形器に関する。
前縁を有するパルスに整経するパルス整形器に関する。
高精度の測定を行なうための信号源等として使用する
ため、良好なセトリング特性を有するパルスを必要とす
ることがある。しかしながら、たとえば、パルス振幅を
８ビットで表現したとき、1LSBにセトリングするのに数
nS以内、同じく14ビットで表現したときの1LSBにセトリ
ングするのに10nS以内、かつセトリング後は一定値を維
持するという特性を有するパレスを得るには、従来の増
幅器を用いたパルス発生器では不充分であった。すなわ
ち従来のパルス発生器ではうねりやレベルのゆつくりと
した変動がかなり大きかった。
ため、良好なセトリング特性を有するパルスを必要とす
ることがある。しかしながら、たとえば、パルス振幅を
８ビットで表現したとき、1LSBにセトリングするのに数
nS以内、同じく14ビットで表現したときの1LSBにセトリ
ングするのに10nS以内、かつセトリング後は一定値を維
持するという特性を有するパレスを得るには、従来の増
幅器を用いたパルス発生器では不充分であった。すなわ
ち従来のパルス発生器ではうねりやレベルのゆつくりと
した変動がかなり大きかった。
この問題を解決するため、本願出願人は特願昭61−20
5627号として、たとえば第７図に示すような、高速にセ
トリングしかつそのセトリング後のゆっくりとしたレベ
ル変動もないパルスを与える回路を出願した。
5627号として、たとえば第７図に示すような、高速にセ
トリングしかつそのセトリング後のゆっくりとしたレベ
ル変動もないパルスを与える回路を出願した。
この回路の基本的な考え方は、パルス発生源から与え
られるパルスをダイオードを用いた整形回路で整流する
というものである。
られるパルスをダイオードを用いた整形回路で整流する
というものである。
しかしながら、このような構成では出力されるパルス
の立上り／立下りは、整形されるパルスを供給するパル
ス発生器の立上り／立下りで決まってしまう。パルス応
答で数10nS程度を問題とする場合にはこれでも充分であ
つた。しかしながら、更に高速のデバイスを測定するた
めに、たとえば10nS以下という、より速い領域でも充分
に使用できるパルス整形器の必要性が高まってきた。
の立上り／立下りは、整形されるパルスを供給するパル
ス発生器の立上り／立下りで決まってしまう。パルス応
答で数10nS程度を問題とする場合にはこれでも充分であ
つた。しかしながら、更に高速のデバイスを測定するた
めに、たとえば10nS以下という、より速い領域でも充分
に使用できるパルス整形器の必要性が高まってきた。
更に上述の特許出願の回路においては、出力パルスの
立上り／立下り後の平坦部分にグリッチが現れることが
ある。すなわち、この回路においてはパルス源Ｐからの
パルスの立下り後オフ状態となったダイオードd2は容量
性となる。このため、速いパルスやグリッチ（たとえば
第７図のＸ点のミスマッチによる反射）があると、それ
がこの容量を通して負荷側へ通り抜けてしまうのであ
る。
立上り／立下り後の平坦部分にグリッチが現れることが
ある。すなわち、この回路においてはパルス源Ｐからの
パルスの立下り後オフ状態となったダイオードd2は容量
性となる。このため、速いパルスやグリッチ（たとえば
第７図のＸ点のミスマッチによる反射）があると、それ
がこの容量を通して負荷側へ通り抜けてしまうのであ
る。
本発明の目的は、入力パルスを整形することになり、
良好なセトリング特性を有するともに、立上り／立下り
が極めて急峻でありかつこの立上り／立下り後のグリッ
チのないパスルを得るパルス整形器を提供することにあ
る。
良好なセトリング特性を有するともに、立上り／立下り
が極めて急峻でありかつこの立上り／立下り後のグリッ
チのないパスルを得るパルス整形器を提供することにあ
る。
本発明の一実施例では、パルス発生源が出力するパル
スを、ステップ・リカバリ・ダイオードを用いたパルス
整形回路に与える。このパルス整形回路は与えられたパ
ルスから、立上りあるいは立下りが極めて急峻なパルス
を発生する。このようにして得られたパルスをダイード
に通して頭を一定のレベルで切取ることにより、良好な
セトリング特性を有するとともに立上りあるいは立下り
が極めて速いパルスを得るこができる。ステップリカバ
リ・ダイオード・パルス整形回路の出力を一定のレベル
で切取るためのダイオードとしては、ガリウム・ヒ素シ
ョットキー・バリア・ダイオードを用いるのが好まし
い。
スを、ステップ・リカバリ・ダイオードを用いたパルス
整形回路に与える。このパルス整形回路は与えられたパ
ルスから、立上りあるいは立下りが極めて急峻なパルス
を発生する。このようにして得られたパルスをダイード
に通して頭を一定のレベルで切取ることにより、良好な
セトリング特性を有するとともに立上りあるいは立下り
が極めて速いパルスを得るこができる。ステップリカバ
リ・ダイオード・パルス整形回路の出力を一定のレベル
で切取るためのダイオードとしては、ガリウム・ヒ素シ
ョットキー・バリア・ダイオードを用いるのが好まし
い。
第１図に本発明のパルス整形器の実施例を示す。第１
図（ａ）は高レベル側が平坦なパルスを発生するための
構成を示し、第１図（ｂ）は低レベル側が平坦なパルス
を発生するための構成を示す。図中、Vs,Vs′はパルス
発生源、Rs,Rs′はパルス発生源の内部抵抗、Roはパル
ス整形器の出力抵抗、RLは負荷抵抗で、通常は夫々50Ω
系とする。またDoはステップ・リカバリ・ダイオード、
D1,D2はガリウム・ヒ素ショットキー・バリア・ダイオ
ードである。−VN,＋VPはステップ・リカバリ・ダイオ
ードDoにバイアス電圧を与えるとともに、抵抗RBによっ
て、ショットキー・バリア・ダイオードD1またはD2に適
当なバイアス電流を与える。コンデンサCoはバイアス電
源のバイパス・コンデンサである。
図（ａ）は高レベル側が平坦なパルスを発生するための
構成を示し、第１図（ｂ）は低レベル側が平坦なパルス
を発生するための構成を示す。図中、Vs,Vs′はパルス
発生源、Rs,Rs′はパルス発生源の内部抵抗、Roはパル
ス整形器の出力抵抗、RLは負荷抵抗で、通常は夫々50Ω
系とする。またDoはステップ・リカバリ・ダイオード、
D1,D2はガリウム・ヒ素ショットキー・バリア・ダイオ
ードである。−VN,＋VPはステップ・リカバリ・ダイオ
ードDoにバイアス電圧を与えるとともに、抵抗RBによっ
て、ショットキー・バリア・ダイオードD1またはD2に適
当なバイアス電流を与える。コンデンサCoはバイアス電
源のバイパス・コンデンサである。
第１図中の（ａ），（ｂ）の回路構成は極性が異なる
だけで、動作は基本的には同一であるので、以下では
（ａ）だけについて説明する。
だけで、動作は基本的には同一であるので、以下では
（ａ）だけについて説明する。
第２図に第１図（ａ）に示した回路構成中の主要部分
の電圧等の変化を示す。第２図において、先ずパルス発
生源Vsは低レベル側の電圧Loを出力している。このと
き、ステップ・リカバリ・ダイオードDoはオン状態にな
る。またショットキー・バリア・ダイオードD2もオン状
態となるので、負荷抵抗RLに電流が流れる。これによ
り、パルス整形器の出力電圧Voはある負電圧（−IF2・
（Ro//RL））となる。なお、IF2はショットキー・バリ
ア・ダイオードD2がオン状態のときの電流である。ま
た、ダイオードDn（ｎ＝0,1,2）がオン状態のときの電
圧VFn,電流はIFnは第３図に示すように定義される。
の電圧等の変化を示す。第２図において、先ずパルス発
生源Vsは低レベル側の電圧Loを出力している。このと
き、ステップ・リカバリ・ダイオードDoはオン状態にな
る。またショットキー・バリア・ダイオードD2もオン状
態となるので、負荷抵抗RLに電流が流れる。これによ
り、パルス整形器の出力電圧Voはある負電圧（−IF2・
（Ro//RL））となる。なお、IF2はショットキー・バリ
ア・ダイオードD2がオン状態のときの電流である。ま
た、ダイオードDn（ｎ＝0,1,2）がオン状態のときの電
圧VFn,電流はIFnは第３図に示すように定義される。
次に時刻t0において、パルス発生源Vsの出力電圧がHi
となってもステップ・リカバリ・ダイオードDoは直ちに
はオフ状態にはならず、時間toの間低インピーダンス状
態（ショート状態と呼ぶ）となる。この時間toは使用さ
れるステップ・リカバリ・ダイオードの少数キャリア寿
命（通常10〜100ns）と、オン状態時にステップ・リカ
バリ・ダイオードを流れる電流IFOによって決まる。従
って、パルス発生源Vsの出力の立上がりはtoよりも短か
ければ良いので、汎用のパルス発生器等でも十分に使用
可能である。
となってもステップ・リカバリ・ダイオードDoは直ちに
はオフ状態にはならず、時間toの間低インピーダンス状
態（ショート状態と呼ぶ）となる。この時間toは使用さ
れるステップ・リカバリ・ダイオードの少数キャリア寿
命（通常10〜100ns）と、オン状態時にステップ・リカ
バリ・ダイオードを流れる電流IFOによって決まる。従
って、パルス発生源Vsの出力の立上がりはtoよりも短か
ければ良いので、汎用のパルス発生器等でも十分に使用
可能である。
時間toの経過後（時刻t1）、ステップ・リカバリ・ダ
イオードDo内の電荷が全て放出された時、このダイオー
ドDoはスナップ・オフし、電圧Viは急激に立上がる。こ
の立上がりスピードは普通、10V程度のパルスを作るの
に、100psも必要としない。電圧Viが立上がるととも
に、ショットキー・バリア・ダイオードD1がオン状態と
なり、同時にショットキー・バリア・ダイオードD2がオ
フ状態となる。両ダイオードはガリウム・ヒ素のショッ
トキー・バリア・ダイオードであるため、電圧Voは負の
電圧から急速に０へと立上がる。これ以後、負荷抵抗RL
からパルス整形器をのぞき込んだとき、出力インピーダ
ンスRo、電圧0Vの信号源に見える。これにより、高レベ
ル側が極めて平坦でありまた立上りが極めて高速なパル
スが得られる。更に、パルス発生源のVsの出力の電圧の
立上りによる反射等があっても、これが時間to以内でお
さまれば、電圧Voの平坦部分にグリッチは現れなくな
る。
イオードDo内の電荷が全て放出された時、このダイオー
ドDoはスナップ・オフし、電圧Viは急激に立上がる。こ
の立上がりスピードは普通、10V程度のパルスを作るの
に、100psも必要としない。電圧Viが立上がるととも
に、ショットキー・バリア・ダイオードD1がオン状態と
なり、同時にショットキー・バリア・ダイオードD2がオ
フ状態となる。両ダイオードはガリウム・ヒ素のショッ
トキー・バリア・ダイオードであるため、電圧Voは負の
電圧から急速に０へと立上がる。これ以後、負荷抵抗RL
からパルス整形器をのぞき込んだとき、出力インピーダ
ンスRo、電圧0Vの信号源に見える。これにより、高レベ
ル側が極めて平坦でありまた立上りが極めて高速なパル
スが得られる。更に、パルス発生源のVsの出力の電圧の
立上りによる反射等があっても、これが時間to以内でお
さまれば、電圧Voの平坦部分にグリッチは現れなくな
る。
ショットキー・バリア・ダイオードD2がオン状態から
オフ状態へ移る時、このダイオードのインダクタンスお
よびキャパシタンス成分によりリンギングが生じる。こ
のため、ショットキー・バリア・ダイオードとしては、
ジャンクション容量が充分小さくまた寸法の小さなもの
を使用するのが好ましい。現在のガリウム・ヒ素技術で
は、インダクタンス分が0.2nH以下、容量（ジャンクシ
ョン容量およびパッケージ容量）が50fF以下のショット
キー・バリア・ダイオードが得られる。従って、出力抵
抗Roが純抵抗ならば、リンギングが非常に小さく、かつ
そのセトリングも非常に高速（1nS以下）のパルスを得
ることができる。
オフ状態へ移る時、このダイオードのインダクタンスお
よびキャパシタンス成分によりリンギングが生じる。こ
のため、ショットキー・バリア・ダイオードとしては、
ジャンクション容量が充分小さくまた寸法の小さなもの
を使用するのが好ましい。現在のガリウム・ヒ素技術で
は、インダクタンス分が0.2nH以下、容量（ジャンクシ
ョン容量およびパッケージ容量）が50fF以下のショット
キー・バリア・ダイオードが得られる。従って、出力抵
抗Roが純抵抗ならば、リンギングが非常に小さく、かつ
そのセトリングも非常に高速（1nS以下）のパルスを得
ることができる。
なお、第２図ではパルス発生源Vsの出力は単発のステ
ップ波形として図示されているが、当然ながら繰返し波
形等を与えても良い。また、パルス整形器と負荷との間
が離れているときにはその間をインピーダンス整合がと
れた伝送線路で結合できる。
ップ波形として図示されているが、当然ながら繰返し波
形等を与えても良い。また、パルス整形器と負荷との間
が離れているときにはその間をインピーダンス整合がと
れた伝送線路で結合できる。
さて、上で説明したようなパルス整形器を実際に作成
する場合、たとえば立上り／立下り時間100pS以下、セ
トリング時間1nS以下の特性を得ようとするならば、理
想的には各ダイオードのダイ・チップ，薄膜抵抗，チッ
プ・コンデンサをサファイア基板上に配置し、フライス
削出しの真ちゅうケースに収める等、マイクロ波技術を
用いて構成すれば良い。
する場合、たとえば立上り／立下り時間100pS以下、セ
トリング時間1nS以下の特性を得ようとするならば、理
想的には各ダイオードのダイ・チップ，薄膜抵抗，チッ
プ・コンデンサをサファイア基板上に配置し、フライス
削出しの真ちゅうケースに収める等、マイクロ波技術を
用いて構成すれば良い。
しかし、通常入手可能なディスクリート部品のステッ
プ・リカバリ・ダイオード，ガリウム・ヒ素ショットキ
ー・バリア・ダイオード等を用い、適宜シールドを施し
高周波特性に配慮して作成した本発明のパルス整形器の
出力の測定例を第４図に示す。この測定においては、1M
Hzの繰返し波形をパルス整形器に与え、その出力をバン
ド幅1GHzのサンプラでサンプリングしディジタイズする
ことにより観測した。同図からわかるように、極めて急
峻な立上りが得られ、またセトリングもはやい。なお、
出力の立上りが少しなまっているように見えるのは、サ
ンプラのバンド幅が狭いことによるもので、出力自体の
立上りはもっと急峻である。
プ・リカバリ・ダイオード，ガリウム・ヒ素ショットキ
ー・バリア・ダイオード等を用い、適宜シールドを施し
高周波特性に配慮して作成した本発明のパルス整形器の
出力の測定例を第４図に示す。この測定においては、1M
Hzの繰返し波形をパルス整形器に与え、その出力をバン
ド幅1GHzのサンプラでサンプリングしディジタイズする
ことにより観測した。同図からわかるように、極めて急
峻な立上りが得られ、またセトリングもはやい。なお、
出力の立上りが少しなまっているように見えるのは、サ
ンプラのバンド幅が狭いことによるもので、出力自体の
立上りはもっと急峻である。
以上のように、急峻な立上りを持ち平坦なステップ・
パルスが得られるので、このパルスをTDRに適用するこ
とができる。第５図に示すように、上のように作成した
パルス整形器の出力とサンプラの入力間をSMAのＴコネ
クタで結合し、ここに長さ1mで先端が解放されたケーブ
ルを接続する。この接続を行った際の実測波形を第６図
に示す。同図からわかるように、多少のリンギングはあ
るが、きれいな反射波形が観測されている。従来のパル
ス整形器を用いた場合は立上りがこれ程高速ではなかっ
たので、階段部の波形がなまってしまっていた。従来
は、正確なタイミング測定を行うために平均化処理等を
施していたが、本発明のパルス整形器を用いることによ
りこれが不要となった。更に、ケーブルの先端にあるイ
ンピーダンス（たとえばキャパシタンス）が発生した場
合、波形整形器によりそのインピーダンスを算出できる
が、本発明の波形整形器を用いることにより，かなり正
確なインピーダンス測定が可能となる。
パルスが得られるので、このパルスをTDRに適用するこ
とができる。第５図に示すように、上のように作成した
パルス整形器の出力とサンプラの入力間をSMAのＴコネ
クタで結合し、ここに長さ1mで先端が解放されたケーブ
ルを接続する。この接続を行った際の実測波形を第６図
に示す。同図からわかるように、多少のリンギングはあ
るが、きれいな反射波形が観測されている。従来のパル
ス整形器を用いた場合は立上りがこれ程高速ではなかっ
たので、階段部の波形がなまってしまっていた。従来
は、正確なタイミング測定を行うために平均化処理等を
施していたが、本発明のパルス整形器を用いることによ
りこれが不要となった。更に、ケーブルの先端にあるイ
ンピーダンス（たとえばキャパシタンス）が発生した場
合、波形整形器によりそのインピーダンスを算出できる
が、本発明の波形整形器を用いることにより，かなり正
確なインピーダンス測定が可能となる。
以上説明したように、本発明によれば良好なセトリン
グ特性と急峻な立上り／立下りを兼ね備えたパルス整形
器を得ることができるので、各種の高速デバイス等の測
定を行うための信号やその他の基準信号を発生させるた
めの信号源として使用することができる。
グ特性と急峻な立上り／立下りを兼ね備えたパルス整形
器を得ることができるので、各種の高速デバイス等の測
定を行うための信号やその他の基準信号を発生させるた
めの信号源として使用することができる。
第１図は本発明の実施例の回路図、第２図は第１図に示
した本発明の実施例の主要部の電圧変化等を示す図、第
３図はダイオードの電流および電圧を説明する図、第４
図は本発明に従って実際に作ったパルス整形器の特性の
測定例を示す図、第５図は本発明のパルス整形器の一応
用例の構成を示す図、第６図は第５図の構成における測
定結果の一例を示す図、第７図は従来例を示す図であ
る。 Vs,Vs′：パルス発生源,Do:ステップ・リカバリ・ダイ
オード,D1,D2:ガリウム・ヒ素ショットキー・バリア・
ダイオード。
した本発明の実施例の主要部の電圧変化等を示す図、第
３図はダイオードの電流および電圧を説明する図、第４
図は本発明に従って実際に作ったパルス整形器の特性の
測定例を示す図、第５図は本発明のパルス整形器の一応
用例の構成を示す図、第６図は第５図の構成における測
定結果の一例を示す図、第７図は従来例を示す図であ
る。 Vs,Vs′：パルス発生源,Do:ステップ・リカバリ・ダイ
オード,D1,D2:ガリウム・ヒ素ショットキー・バリア・
ダイオード。
Claims (2)
- 【請求項１】入力端とバイアス電源との間に接続された
ステップ・リカバリ・ダイオード手段と、 前記入力端と出力端との間に逆極性で直列接続された第
１、第２ダイオード手段と、 前記第１、第２ダイオード手段の共通接続点と前記バイ
アス電源との間に接続されたバイアス抵抗手段と、 前記出力端と接地電位との間に接続された出力抵抗手段
と、 前記バイアス電源と前記接地電位との間に接続された電
源バイパス・コンデンサ手段と、 を備えて成り、パルス発生源により駆動されて、立上り
または立下りが急峻で少なくとも一方の波高レベルがほ
ぼ平坦なパルスを出力することを特徴とするパルス整形
器。 - 【請求項２】前記第１、第２ダイオード手段がガリウム
・ヒ素ショットキー・バリア・ダイオードで構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
パルス整形器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62020992A JP2532228B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | パルス整形器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62020992A JP2532228B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | パルス整形器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63187912A JPS63187912A (ja) | 1988-08-03 |
| JP2532228B2 true JP2532228B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=12042622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62020992A Expired - Lifetime JP2532228B2 (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | パルス整形器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2532228B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0451672U (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-30 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5634235A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-06 | Nec Corp | Logical operation circuit |
| JPS59210721A (ja) * | 1983-05-14 | 1984-11-29 | Nec Corp | パルス発生回路 |
| JPS6215917A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Hitachi Ltd | 高速コンパレ−タ |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP62020992A patent/JP2532228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63187912A (ja) | 1988-08-03 |
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