超快沿脉冲信号,是高端信号发生器的主要信号类型,其广泛应用于电子设备测试中。随着相关技术的发展,对脉冲的需求越来越高。其中,主要体现在两个方面,“超快”的脉冲边沿以及“极窄”的脉冲宽度。此外,国外在该领域具有领先的技术,国内起步较晚,急需开展相关技术的研究。本论文的研究是基于高速脉冲信号发生技术课题,设计了100ps脉宽极窄脉冲合成电路以及上升时间为40ps超快沿产生电路。主要包括以下几个方面:(1)超低重复频率下极窄脉冲合成电路设计:对极窄脉冲合成技术进行了深入研究,并结合课题中脉宽变化范围大且高精度要求,采用相对延时控制的方式实现极窄脉冲的合成。设计了由初延时、次延时以及精密延时构成的三级延时通路。双路设计减少了误差,实现了皮秒级到纳秒级精准延时。设计了由高速D触发器构成脉宽预压缩电路,实现脉宽一级压缩。由高速T触发器构成的合成电路,实现极窄脉冲的合成。(2)脉冲波形预处理电路设计:该模块为SRD压缩电路提供合适的预压缩脉冲信号。首先,介绍了幅度/电平调理技术。其次,采用非线性调理技术,设计了基于偏置树以及放大器的预处理电路,对数字波形的电平、幅度进行了调理。最终,实现了电平、幅度一定范围内的连续可调。(3)超快沿产生电路设计:首先,对超快沿技术进行了研究,重点分析了非线性传输线沿压缩技术及阶跃恢复二极管沿压缩技术。其次,设计了变电容型非线性传输线模型,最大可提供30节非线性传输线压缩电路,验证了该传输线的沿压缩能力。最后,重点分析了阶跃恢复二极管的结构及反向特性,对经典电路进行了优化,设计了幅度可控150ps快沿产生电路,在此基础上,设计了40ps超快沿产生电路。通过以上设计与调试工作,实现了100ps极窄脉冲合成以及上升时间为40ps超快沿脉冲产生,完成了课题指标要求。