超短波频段脉冲产生器的设计及硬件实现

2 具体电路实现
利用Agilent的ADS2006A对电路进行仿真设计，理想冲激脉冲发生器由激励信号源，微分网络，零偏置放大电路组成，如图2所示。

激励信号源为TTL电平的方波信号Vin，上升沿和下降沿均为1 ns，激励信号宽度为400 ns。微分网络由RC时间常数比输入脉冲持续时间少很多的高通电路组成。这种电路用来将加于输入端的方波电压变为正负的尖峰电压输出。因为输出电压表示了输入电压的变化率，所以这个变化过程叫作微分。微分电路设计的两个重点：τ＜＜t外加／10，以获得良好的冲激响应；对电阻R进行合理的取值以获得足够大的电压幅度。在此设计中，C1=3 pF，R=120 Ω，时间常数τ=RC=3×10-12×120=3．6 ns。

零偏置放大网络采用单级晶体管共射放大电路，BJT采用的是infineon公司的BFP450，因为要使放大电路滤去负脉冲，所以必须使晶体管工作在截止区和放大区的临界点。设计单级晶体管放大电路的步骤是先静态，后动态。通过ADS对BFP450进行直流工作点测试，找到合适的静态工作点。在零偏置放大电路中，R2和微分电路中的R1共同构成了分压式直流通路。
根据BFP450的datasheet得知最大基极电流IBB=10 mA，最大集电结电压为VCE=15 V，所以扫描范围为：IBB=20～100μA，步进为10μA。VCE=0～10 V，步进为O．1 V。将BFP450的Spice模型导入ADS中，得到静态工作点扫描结果，如图3所示。

从扫描结果中可以看出，对于IBB20μA，都可以认为晶体管进入了截止区。同时在设置静态工作点时，尽量使电路有一个较大范围的线性放大区，这样更有利于脉冲的放大。所以选取的试验条件为：VCE=4～5V，步进0.1V。VCE=500～600mV，步进20mV。在此范围内，根据公式：

推导出R2=1 kΩ，R4=1 kΩ。再将阻值带回偏置电路中，得到静态工作点为IBB=14．96 μA，Ic=23．77μA，VBE=534．1 mV，VCE=4．976 V。理想冲激脉冲成型网络的各级输出如图4所示。

从输出结果来看，基本达到了预期结果，提取出了正向微分信号，并倒相放大到5 V，拖尾振荡很小。