1 西安交通大学 电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安 710049
2 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
降低纳秒脉冲电压下气体开关的抖动对电磁脉冲模拟装置输出稳定性具有重要意义。特别在受条件约束、外触发不便的条件下，自触发开关抖动的降低值得关注。设计了两种自触发开关，包含阴极刻槽开关和预电离开关，并搭建了纳秒脉冲实验平台，分别在40 ns、70 ns 与120 ns三种脉冲前沿下测量了两种开关的击穿电压、时延等参数，通过数据统计与处理，获得了两种开关的击穿电压及时间抖动。实验结果表明：通过阴极刻槽控制发射或者阴极预电离注入的方式均可有效降低开关的击穿抖动；在三种前沿的脉冲电压下两种开关的击穿抖动均在1～1.8 ns之间；在40 ns和70 ns前沿脉冲作用下，阴极刻槽的开关击穿抖动更低，可小于1.2 ns，击穿电压分散性小于1.29%；在120 ns前沿脉冲作用下，阴极预电离开关击穿抖动更低，可小于1.6 ns。
纳秒脉冲 自触发开关 低抖动 预电离 刻槽电极 nanosecond pulse self-triggered switch low jitter preionization grooved electrode 强激光与粒子束
2023, 35(7): 075003
深圳技术大学 新材料与新能源学院，广东 深圳 518118
为了获得低抖动的准分子激光放大器光源，设计了一种以氢闸流管作为高压开关的低抖动准分子激光放大器系统。利用抖动小于4 ns的闸流管触发电路来触发导通氢闸流管，从外部触发信号到准分子光信号之间有一定的延时时间。研究了以氢闸流管作为高压开关的准分子激光放电回路，外部控制信号发生电路产生外部充电信号和出光信号，转换电路将外部充电信号和出光信号转换成固定脉宽的光信号，在实现低抖动出光前，准分子激光放大器系统热平衡过程中会有一定的出光延时漂移现象。讨论了激光运行重复率、激光运行电压和气体状态在热平衡过程中对稳定延迟时间大小的影响。实验表明，在相同运行电压下，稳定延迟时间随着激光运行重复频率的提高而增大；运行电压越高，稳定延迟时间上升的幅度越大。气体恶化后，光脉冲稳定延迟时间变小。激光运行电压和重复频率越高，延时漂移时间越大。在温漂一定时间后，准分子激光放大器内部系统达到热平衡，以外部触发信号为基准，准分子光脉冲信号实现在5、10、15 Hz重复频率下的5 ns内低抖动出光。
准分子激光器 低抖动 放大器 温漂 excimer laser low-jitter time amplifier temperature drift 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220468
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验 室, 安徽 合肥 230031
3 深圳技术大学新材料与新能源学院, 广东 深圳 518118
4 深圳盛方科技有限公司, 广东 深圳 518173
5 合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230009
准分子激光放大技术可将固体掺钛蓝宝石飞秒激光器通过频率转换后得到的小能量深紫外飞秒脉冲放大为大能量深紫外飞秒脉冲。为了满足准分子激光器与固体飞秒激光器之间同步工作的需要, 设计了一种准分子激光低抖动延时同步系统。该系统采用现场可编程门阵列 (FPGA) 数字延时和可编程延时芯片延时相结合的方法, 利用时间测量芯片实现对延时时间的闭环控制从而提高系统延时的稳定性, 最终实现对外触发脉冲信号的精确延时。验证实验表明，该系统在 1～100 Hz 频率下运行稳定, 输出触发脉冲信号延时范围为 56 ns～2.4 μs, 理论延时步进为 10 ps, 抖动在 ±1 ns 内, 完全满足飞秒激光器与准分子激光器同步工作的需要。
激光技术 延时 低抖动 同步 现场可编程门阵列 时间测量 laser technology delay low jitter synchronization field programmable gate array time measurement
合肥工业大学 微电子设计研究所 教育部IC设计网上合作研发中心, 合肥 230601
提出了一种低抖动、高频率分辨率、快速锁定的小数级联型锁相环。采用倍乘型延迟锁定环和基于和差调制器(DSM)的相位选择器实现小数倍频,并通过级联一个高带宽的整数型锁相环抬升频率且实现对DSM量化噪声的进一步滤除。基于TSMC 65 nm CMOS工艺,面积为0.27 mm2,输出频率为1.064~1.936 GHz。通过电路仿真输入100 MHz参考频率,PLL的1.872 GHz输出频率在300 ns以内完成锁定,1.2 V电源电压下整体功耗为8.6 mW。此时频率分辨率约1 kHz,1 kHz~100 MHz的积分范围内均方根抖动为1.32 ps。
级联型锁相环 低抖动 高频率分辨率 快速锁定 cascaded PLL low jitter fine frequency resolution fast-locking
大连理工大学 微电子学院, 辽宁 大连 116024
针对图像传感器中传统锁相环(PLL)存在的功耗高、抖动大,以及锁定时长等问题, 提出了一种基于计数器架构的低功耗、低噪声、低抖动、快速锁定的分数分频全数字锁相环(ADPLL)设计方法。首先, 采用动态调节锁定控制算法来降低回路噪声, 缩短锁定时间。其次, 设计了一个通用单元来实现数字时间转换器(DTC)和时间数字转换器(TDC)的集成, 以降低该部分由于增益不匹配引起的抖动。基于180nm CMOS工艺的仿真结果表明, 在1.8V电源电压下, 该ADPLL能够实现250MHz~2.8GHz范围的频率输出, 锁定时间为1.028μs, 当偏移载波频率为1MHz时, 相位噪声为-102.249dBc/Hz, 均方根抖动为1.7ps。
全数字锁相环 动态调节锁定控制算法 快速锁定 低抖动 ADPLL DTC-TDC DTC-TDC DALC fast locking low jitter
中国电子科技集团公司第五十五研究所, 南京 210016
根据距离选通微光ICCD组件及水下高速成像组件中对于门控电路的需求, 本文解决了在外触发模式下, 系统输出脉冲与外触发之间的同步效果差与抖动大问题, 提出一种基于FPGA精细调节单元IODELAY的高精度低抖动的同步脉冲控制技术。此单元具有受温度影响小、时间分辨率高的优势, 充分满足了组件中像管对于门控时间精度与抖动的要求, 此技术在各类门控组件中有很好的应用价值。
距离选通 门控电路 输入输出延迟单元 高精度 低抖动 range-gated gate-control circuit IODELAY high precision low jitter
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621999
2 东南大学 生物科学与医学工程学院，江苏 南京 210096
针对参考时钟源高电平脉冲宽度窄(小于2?ns)和本底噪声大的问题，通过使用一种时钟低抖动整形技术方案，使参考时钟经过锁相整形后高电平脉冲宽度大于3?ns、锁相相位时间抖动均方根(RMS)值小于5?ps。目前该方案已成功用于星光III激光装置的联机实验，情况良好，对其他类似需要精密时钟的装置具有极大的借鉴意义。
脉冲宽度 本底噪声 低抖动 时钟整形 信号完整性 pulse width noise floor low jitter clock reshaping signal and power integrity 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(6): 1109
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为提高多路高速串行图像数据传输在航天应用中的FPGA IO利用率, 同时克服接收到的多路并行恢复数据相对相位不确定性问题,采用时钟分路器同时为多路TLK2711和FPGA提供低抖动时钟。对于串行数据发送, 采用FPGA内部的数字时钟管理单元(DCM)对发送数据的相位进行调整, 并采用TLK2711的内部环回功能进行发送数据和时钟相位的动态自适应调整。对于串行数据接收, 采用高速异步数据缓存将多路相对相位不确定的数据调理为参考相同时钟, 最终转换为满足Camera Link接口协议的图像数据。实验结果表明, 采用时钟分路器可大大降低时钟抖动, 该传输系统工作稳定可靠, 最大传输速率可达6.8 Gbit/s。此方法可大大提高FPGA内部的资源利用率, 实现多路并行恢复数据的相对确定相位, 满足多通道基于TLK2711的高速串行数据的高稳定传输要求。
高速串行图像数据 IO利用率 低抖动时钟 动态自适应调整 相位不确定 high speed serial image data IO utilization low jitter clock dynamic adaptive adjustment phase uncertainty
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
为实现MV级多级气体开关精确触发控制,提出了基于Tesla变压器和Blumlein线的低抖动重频脉冲发生器的电触发方案。完成了Tesla变压器与Blumlein线一体化设计; 优化了初级回路结构及绝缘栅双极型晶体管触发控制电路,减小了初级杂散电感,缩短了变压器次级高电压建立时间及时延抖动; 优化了百kV级自击穿气体开关工作参数,研制出一套多级低抖动电晕稳定开关; 将传统Blumlein线绝缘介质由变压器油更换成高介电常数的MIDEL7131新油,增加了输出脉冲宽度,进一步提高触发能力。最终研制出一台输出电压130 kV、脉冲宽度大于5 ns、重复频率50 Hz、连续工作时间1 min、输出抖动小于10 ns的紧凑型脉冲发生器。
Tesla变压器 Blumlein线 低抖动 重复频率 Tesla transformer Blumlein pulse forming line low-jitter repetitive frequency 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045005
研制了一台输出电压100 kV的重复频率快前沿触发器, 该触发器基于内嵌Tesla变压器的单筒脉冲形成线和气体开关技术, 具有抖动低、结构紧凑、运行可靠等特点。理论分析了影响Tesla型触发器输出脉冲时间抖动的因素, 提出了降低抖动的措施, 进行了Tesla变压器的理论设计和数值模拟, 并开展了实验研究。获得的触发器输出参数为: 输出电压100 kV(40 Ω匹配阻抗), 半高宽4 ns, 前沿0.5 ns, 重复频率50 Hz, 抖动小于10 ns。
Tesla变压器 重复频率 低抖动 高压脉冲 快前沿 触发器 Tesla transformer repetitive frequency low jitter high voltage pulse fast rise time trigger generator 强激光与粒子束
2015, 27(5): 055005
