Метрологическая служба ПриСТ предлагает:

Москва: +7 495 777-55-91
Санкт-Петербург: +7 812 677-75-08
Екатеринбург: +7 343 317-39-99

ИНФОРМАЦИЯ » Статьи, публикации, обзоры » Генераторы испытательных импульсов компании Picosecond Pulse...

 
Генераторы испытательных импульсов компании Picosecond Pulse Labs

Автор / источник:

Пивак А.В. к.т.н.


Издавалась:


Цены / заказ (модели):

Генератор испытательных импульсов - 4015D...
Генератор испытательных импульсов - 4050B...
Генератор испытательных импульсов - 4500E...


«Лаборатория в кармане» от компании Elan Digital Systems
Генератор испытательных импульсов 4050B компании Picosecond Pulse Labs

Генераторы испытательных импульсов компании Picosecond Pulse Labs

к.т.н. Пивак А.В. ЗАО «ПриСТ»

Документ в формате Adobe Acrobat PDF Подробные технические характеристики прибора...

Генераторы испытательных импульсов предназначены для определения параметров переходных характеристик осциллографов, а именно времени нарастания, выброса и неравномерности вершины, и используются в качестве рабочих эталонов при их поверке и калибровке. Необходимость определения данных параметров следует из теоретической модели осциллографа, в которой входной сигнал и выходной сигнал, отображаемый на экране, связаны через импульсную характеристику системы и интеграл свёртки во временной области. Импульсная характеристика системы представляет собой реакцию системы на воздействие единичного импульса, а её интегральным представлением является переходная характеристика или реакция системы на воздействие импульса типа «идеальная ступенька». Собственно генераторы испытательных импульсов и воспроизводят сигналы, которые в каждой конкретной измерительной задаче могут быть приняты за «идеальную ступеньку».

В  Советском Союзе были разработаны в разное время множество генераторов испытательных импульсов серий И1-11, И1-14, И1-15, И1-17, И1-18, И1-12, предназначенных для поверки осциллографов с различной полосой пропускания вплоть до 6 ГГц. При этом для каждого номинала полосы пропускания осциллографа разрабатывался генератор, выходной сигнал которого можно было считать «идеальной ступенькой». Мелкими сериями выпускались специализированные генераторы с временем нарастания не более 20 пс, что соответствует полосе частот осциллографа 20 ГГц. Однако,  препятствием для дальнейшего развития средств измерений импульсного напряжения в стране явилось отсутствие на тот момент соответствующей элементной базы и метрологического обеспечения. В настоящее время вопрос метрологического обеспечения, по понятным причинам, является доминирующим. Это связано с тем фактом, что проблема метрологического обеспечения импульсных напряжений очень напоминает известную шутку «о курице и яйце – что же было раньше?». Разработчики генераторов импульсов готовы сделать формирователь сигнала, но его параметры необходимо определить на более широкополосном осциллографе, который должен быть apriori более точным. Разработчикам же осциллографов необходимы более точные генераторы импульсов, т.к  оценки характеристик осциллографов, которые теоретически могли бы быть определены в частотной области без привлечения генераторов импульсов, на практике не могут быть получены. Поскольку при этом должны быть измерены не только амплитудо-частотные характеристики системы (довольно легко реализуется на практике), но и фазо-частотные характеристики (в обычном виде не реализуемо).

Решением данного парадокса стало создание специальных электронно-оптических систем, совмещающих в себе и генератор импульсов, и осциллограф, и использующих в своей работе источники лазерного излучения с длительностью импульса от 0,5 пс и фотоэлектронные преобразователи, что теоретически может обеспечить полосу 500 ГГц. Пока такие метрологические системы реализованы только в США и Великобритании. При этом одна из них разработана и применяется в компании Picosecond Pulse Lab, США. Наличие такой метрологической системы в совокупности с современными собственными полупроводниковыми технологиями, 25 летним опытом по производству метрологических приборов во временной области и тесным сотрудничеством с Национальным Метрологическим Институтом США NIST позволяет компании Picosecond Pulse Lab являться  ведущей в мире по производству серийных широкополосных осциллографических смесителей и генераторов импульсов.

В настоящее время среди широкой номенклатуры изделий компании Picosecond Pulse Lab представлена линейка генераторов испытательных импульсов серии 4000 в составе 5 моделей (см. подробные технические характеристики в шапке статьи). Данные генераторы обеспечивают амплитуды испытательных импульсов от 5 В до 35 В (гарантировано с нормированием 30В), время нарастания импульсов от 5 пс, выброс на вершине импульса от 2% и неравномерность вершины импульса от 0,1%.

 

Среди этой линейки непосредственной заменой самому «быстрому» серийному отечественному генератору И1-12 является модель 4050.

В качестве формирователя импульсов оба генератора используют полупроводниковые элементы с вольт-амперной характеристикой, имеющей участок отрицательного дифференциального сопротивления. Но если в И1-12 для этого применялся туннельный диод, то в генераторе 4050 используется лавинный транзистор, что позволяет получить на порядок большую амплитуду выходного импульса (10 В против 0,5 В у И1-12) при одинаковом времени нарастания 50 пс. Естественно, такая амплитуда испытательного импульса открывает более широкие возможности по применению генератора как в метрологических целях (проверка параметров переходной характеристики широкополосных осциллографов на всех коэффициентах отклонения), так и в производстве (например, для накачки лазеров или для антенных измерений). Параметры выброса и неравномерности модели 4050 также примерно в 2 раза лучше, чем у И1-12. Для измерения и регистрации параметров нарастания фронта и выброса на представленном рисунке был использован осциллограф LeCroy SDA 6000A (полоса пропускания 6 ГГц, частота дискретизации 20 ГГц). Импульс, поданный с генератора Picosecond  4050 – изображён жёлтым цветом,  форма сигнала И1-12 – синим  (рис. 1).

Рис. 1. Сравнение формы импульса

Рис. 1. Сравнение формы импульса
(щелчок по изображению - увеличение)

Кроме этого с каждым генератором поставляется подробный калибровочный отчёт с указанием действительных значений параметров генератора, что при необходимости позволяет использовать их в алгоритмах обратной свёртки для вычисления импульсных характеристик осциллографов.

Конструктивно генератор 4050 выполнен в корпусе под 19 дюймовую стойку, все органы управления вынесены на переднюю, панель и по функциональному назначению ничем не отличаются от органов управления старых отечественных генераторов испытательных импульсов. Единственным отличием является отсутствие регулировки длительности импульса, вызванное применением в формирователе лавинного транзистора. Для формирования прямоугольного импульса в такой схеме генератора необходимо применение конденсатора разряда, в качестве которого в модели 4050 применяется отрезок коаксиального кабеля, длина которого и задаёт длительность выходного импульса.

Кроме самих генераторов, компания Picosecond Pulse Lab предлагает широкий ассортимент дополнительных опций к ним, которые могут существенно расширить характеристики прибора без потери в точности, поскольку все опции также подвергаются калибровке по параметрам, важным во временной области. К таким опциям относятся: аттенюаторы, расширяющие динамический диапазон; фильтры высокой частоты, служащие для увеличения времени нарастания выходного сигнала, но уменьшающие выброс; нелинейные компрессоры, служащие для уменьшения времени нарастания выходного сигнала; устройства развязки, позволяющие накладывать на выходной сигнал постоянное смещение; и т.д.

Генераторы испытательных импульсов 4000-й серии компании Picosecond Pulse Lab в настоящее время проходят испытания для целей утверждения типа средств измерений в России и могут быть рекомендованы в качестве рабочих эталонов для поверки и калибровки широкополосных осциллографов.

Отсутствие ошибок и опечаток не гарантируется. Технические характеристики средств измерений неутвержденного типа могут быть изменены без предупреждения.
На нашем сайте работает система коррекции ошибок Orphus. Обнаружив неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter. Сообщение об ошибке будет получено администратором сайта. Спасибо за помощь!