一种超宽脉冲发生器的设计

从（1）式可求解出雪崩过程动态负载线方程式为：

在具体的雪崩管电路中，Rc为几千欧（本实验中取为6.8kΩ）,而R则为几十欧（本实验中取为51Ω），因此Rc>>R。雪崩时雪崩电流ia比静态电流ic大得多，即ia>>ic，所以i≈ia。于是（2）式可简化为：

因为0～tA这段雪崩时间很短，因此可以略去，即得

i=1/R[uc(0)-Vce]    （4）

式（3）和式（4）表明雪崩状态下，动态负载线是可变的。

雪崩管在雪崩区形成负阻特性，负阻区处于Bvceo与Bvcbo之间，当电流再继续加大时，则会出现二次击穿现象，如图2所示。

图2中，电阻负载线I贯穿了两个负阻区。若加以适当的推动，工作点a会通过负阻区交点b到达c，由于雪崩管的推动能力相当强，c点通常不能被封锁，因而通过第二负阻区交点d而推向e点。工作点从a到e一共经过两个负阻区，即电压或电流信号经过两次正反馈的加速。因此，所获得的信号其电压或电流的幅度上当大，其速度也相当快。

当负载很陡时，如图2中负载线II所示，它没有与二次击穿曲线相交而直接推而饱和区，这时就不会获得二次负阻区的加速。

本文介绍的超宽带UWB极窄脉冲发生器即是利用雪崩管的二次负阻区加速作用，来达到产生极窄脉冲的目的。

2 UWB脉冲产生电路及分析

2.1 电路原理图

UWB发射机系统的简化框图如图3所示，系统的信息调制采用PPM调制。本文主要讨论UWB脉冲产生电路的设计，电路原理图如图4所示。

2.2 电路分析

当触发脉冲尚未到达时，雪崩管截止，电容C2、C4在Vcc的作用下分别通过电阻R1、R和R2、R3充电。电容C通过Rc充电（充电后其电压近似等于电源电压Vcc）。当一个足够大的触发脉冲到来后，使晶体管工作点运动到不稳定的雪崩负阻区，Q1雪骨击穿，产生快速增大的雪崩电流，导致电容C经由晶体管Q1快速放电，从而在负载电阻R上形成一个窄脉冲。由于雪崩电流很大，因此获得的窄脉冲有较高的峰值；又由于电容C储存的电荷很有限（一般电容量只有几皮法至几百皮法），因此脉冲宽度也有限。也就是说，当开始雪崩以后，由于晶体管本身以及电路分布参数的影响，使得雪崩电流即电容C的放电电流只能逐渐增大；而到达某一峰值后，又出于电容C上电荷的减少使得放电电流逐渐减小。前者形成了脉冲的前沿，而后者形成了脉冲的后沿。

Q1雪崩击穿后，电容C放电注入负载R。这人电压经过电容C2，导致Q2过压并且雪崩击穿。同理Q3也依次快速雪崩击穿。由于雪崩过程极为迅速，因此这种依次雪崩的过程还是相当快的，从宏观上可以把它看作是同时触发的。因此，在负载上就可以得到一个上升时间非常短的UWB极窄脉冲。