一种多路时序触发器的制造方法
【专利摘要】一种多路时序触发器，包括放电触发器(1)、A路LD激光光源分光器(2)、B路光分束器(3)、LD激光光源接收器(4)和延时模块(5)。放电触发器(1)的输入接5V直流电源，放电触发器(1)的输出接A路LD激光光源分光器(2)，A路LD激光光源分光器(2)将输入的电信号分为A路光信号，A路光信号通过A路光纤分别连接A个B路光分束器(3)；A个B路光分束器共输出A×B路光信号，A×B路光信号通过光纤接A×B个LD激光光源接收器(4)，A×B个LD激光光源接收器(4)的输出连接A×B个延时模块(5)，A×B个延时模块(5)的输出即为具有不同延时的A×B路延时触发信号。
【专利说明】一种多路时序触发器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多路时序触发器，特别涉及脉冲功率领域多模块脉冲电源系统的时序放电触发器。
【背景技术】
[0002]脉冲功率源是脉冲功率领域研究和发展的必备条件。脉冲功率技术的发展水平受限于脉冲功率源的发展水平。为了突破单一脉冲功率源输出能力的限制，多模块时序放电是有效的解决方法。由多模块组成的脉冲功率源需要按照要求对每个组成模块按照一定时序进行触发控制，通过对每个模块的单一输出进行串联或并联组合，得到满足要求的最终的输出波形。因此，高精度的多路时序触发控制器是影响脉冲功率源系统最终参数的关键仪器设备之一。多路时序触发器的研制成功，可用于电磁发射、地质勘探【技术领域】、采用级联方式实现波形发生器、多电平变频器等采用串、并联时序控制的触发系统中。
[0003]专利201210549544.4介绍了一种基于多路开关延时输出的液相脉冲放电系统，该专利通过时序脉冲发生器产生有一定时间间隔的触发脉冲串，并对三个触发脉冲进行光电隔离和放大后用于脉冲源中开关的触发，这一方式对于触发路数较少时适用，触发路数增加时，通常增加时序触发器性能以便输出具有不同延时的多路触发信号，对时序触发器的开发能力要求较高，同时，多路具有不同延时的触发信号采用单独的传输路径，路数多、距离远时系统成本高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服高性能多路时序触发器开发能力的限制，提出一种简单的多路、高精度、时序可调的触发器。本发明对开发能力要求低、开发周期短、系统硬件成本低，可用于脉冲功率源系统中多路模块电源的时序触发，也可用于其他需要多路高精度时序触发的仪器设备中。
[0005]本发明包括5个组成部分:放电触发器、A路LD激光光源分光器、B路光分束器、LD激光光源接收器和延时模块。放电触发器的输入接5V直流电源，放电触发器的输出接A路LD激光光源分光器,放电触发器的输入为电信号,输出为电信号。A路LD激光光源分光器将放电触发器输出的电信号分为A路光信号，A路光信号通过A路光纤分别接A个B路光分束器，光分束器输入为光信号，输出为光信号。A个B路光分束器共输出AXB个光信号，AXB路光信号接AXB个LD激光光源接收器，LD激光光接收器输入为光信号，输出为电信号。AXB个LD激光光源接收器输出接AXB个延时模块，AXB个延时模块的输出即是可具有AXB个不同延时的AXB路延时触发信号。A路LD激光光源分光器和B路光分束器的路数取决于LD激光光源分光器中激光光源的功率、光信号在LD激光光源分光器、光分束器中的衰耗，以及LD激光光源接收器接收功率的大小，分路的原则是激光光源经过分路和在传输过程中的损耗后，每路剩余的光功率能够大于LD激光光源接收功率的最小值即可。LD激光光源功率越大，所能分路越多，光信号在传输过程中衰耗越大，所能分的路数越少，LD激光光源接收器所需接收功率越大，所能分的路数越少。LD激光光源分光器和光分束器所分路数越多，每一路中光能量越少，降低了光信号的响应速度，即触发信号在整个光路上的延时会增加，以上需综合考虑。目前市场上较大的LD激光光源功率约为200mW，64路LD激光光源分光器技术也很成熟，LD激光光接收器的接收功率一般小于lmW，可根据具体选择的硬件损耗分配LD激光光源分光器和光分束器的路数。A、B的分配根据现场布线进行调整。
[0006]本发明的工作原理和工作过程如下:首先将本发明各个组成部分正确连接，AXB个时序配置到AXB个延时模块中。放电触发器是单一方波信号源，按下放电按钮，即可输出一个方波信号，该方波信号经过I个A路LD激光光源分光器、A个B路光分束器、AXB个LD激光光源接收器后,输出AXB个电信号,该AXB个电信号在认可系统时间误差的基础上被认为是同一时刻的电信号，分别输入AXB个延时模块。延时模块为上升沿触发方式，收到信号的上升沿后延时模块中的计时器开始计时，达到延时模块中配置好的延时时间即输出方波信号，从而使得系统输出AXB路具有不同延时的触发信号。
[0007]本发明触发器的时序误差主要取决于LD激光光源分光器、光分路器、LD激光光源接收器和延时模块的精度，有效控制LD激光光源分光器、光分路器、LD激光光源接收器和延时模块精度，即可控制整个触发器AXB路触发信号间的时间误差。
[0008]本发明的积极效果是:
[0009]1.放电触发信号由单一信号源发出，代表了触发基准时刻，即基准时刻是唯一的。本发明为按钮控制，每次按下放电触发器按钮开关，即可输出AXB路具有一定时序的电信号，时序通过延时模块可调。将放电触发器更换为其它可编程的控制电路后(输出5V TTL电平)，可实现多路时序信号可编程输出。
[0010]2.采用A路LD激光光源分光器、B路光分束器将基准时刻的一个触发信号变为AXB路光信号进行传输，AXB路光信号之间的时间差极小，仅为光信号转换、传输过程产生的纳秒级时间差异，可认为经过A路LD激光光源分光器、B路光分束器两级分光后输出了 AXB路同一时刻光信号,实现了同一时刻触发信号从一路到多路的分化。
[0011]3.AXB路触发信号通过光纤传输，能够实现远距离、无干扰传输。
[0012]4.AX B路光信号经LD激光光源接收器和延时模块后输出AXB路具有不同延时的触发电信号，此过程产生的信号时间误差仅为由LD激光光源接收器和延时模块精度引起的误差，有效控制LD激光光源接收器和延时模块精度即可控制整个触发系统AXB路触发信号间的时间误差。
[0013]5.改变LD激光光源分光器或光分束器的路数即可改变整个触发系统触发信号数量，且不引起系统延时精度的降低。
[0014]6.延时模块延时时间根据需要可调，延时范围由延时模块设计决定。
[0015]本发明可用于电磁发射技术研究中的模块化脉冲电源、地质勘探中的相控阵震源、采用级联方式实现的波形发生器、多电平变频器中。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的示意图，图中:I放电触发器，2A路LD激光光源分光器，3B路光分束器，4LD激光光源接收器，5延时模块。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及【具体实施方式】详细说明本发明。
[0018]本发明具体实施以128路延时触发信号为例。如图1所示:本发明触发器包括放电触发器1，32路LD激光光源分光器2，4路光分束器3，LD激光光源接收器4和延时模块
5。放电触发器I的输入接5V电脉冲信号,放电触发器I的输出接32路LD激光光源分光器,32路LD激光光源分光器的输入为I个电信号，输出为32路光信号。32路LD激光光源分光器的输出通过光纤分别接32个4路光分束器,4路光分束器输入为I个光信号，输出为4个光信号。32个4路光分束器共输出128路光信号，128路光信号分别接128个LD激光光源接收器，每个LD激光光源接收器输出接一个延时模块，共输出128个路延时触发信号。放电触发器米用HEF4538、5V直流电源、按钮开关组成一个方波信号发生器,按下按钮开关后，该电路输出一个脉宽可调的5V TTL信号；32路LD激光光源分光器、4路光分束器和LD激光光源接收器可商购，由于本发明中认为I路电信号经过电转光、分光、传输、光转电后认为信号仍为同一时刻，因此需要对上述器件的的转换时间对厂家进行明确规定，具体实施中系统的时间分散性小于50ns ;延时电路为自行开发，核心芯片采用CPLD，延时时间范围Ius?1ms,延时调节步长为lus。
[0019]本发明工作过程如下所述:首先将电路、光路正确连接并打开各电路电源，按照延时要求调节128延时模块的具体延时，按下放电触发器按钮，此时128路延时模块即可输出具有规定延时的128路电信号，该信号可提供给模块化电源开关的驱动或触发电路。
[0020]本发明主要用于模块化电源中。基于目前电力电子器件的发展水平，很多高电压、大电流的应用场合或需要特殊形状电信号的应用场合难以通过单一电源模块实现，而只能通过多模块电源的串、并联或时序控制叠加出需要的电信号，为此采用多模块叠加的电源系统中均需要多路时序触发器。该发明可用于电磁发射技术研究中的模块化脉冲电源、地质勘探中的相控阵震源、采用级联方式实现波形发生器中、多电平变频器中。
【权利要求】
1.一种多路时序触发器，其特征在于，所述的多路时序触发器包括放电触发器(I)、A路LD激光光源分光器(2)、B路光分束器(3)、LD激光光源接收器(4)和延时模块(5)；放电触发器(I)的输入接5V直流电源，放电触发器(I)的输出接A路LD激光光源分光器(2), A路LD激光光源分光器(2)的输入为电信号,其输出为光信号；A路LD激光光源分光器(2)将输入的电信号分为A路光信号，A路光信号通过A路光纤分别连接A个B路光分束器(3),B路光分束器(3)的输入为光信号,输出为光信号4个B路光分束器共输出AXB路光信号，AXB路光信号接AXB个LD激光光源接收器(4)，LD激光光源接收器(4)的输入为光信号，输出为电信号；AXB个LD激光光源接收器的输出连接AXB个延时模块(5)，AXB个延时模块(5)的输出即是可具有AXB个不同延时的AXB路延时触发信号。
2.按照权利要求1所述的多路时序触发器，其特征在于，所述的A路LD激光光源分光器和B路光分束器的路数取决于LD激光光源分光器中激光光源的功率，以及光信号在LD激光光源分光器、光分束器中的衰耗和LD激光光源接收器接收功率的大小；分路的原则是激光光源经过分路和在传输过程中的损耗后，每路剩余的光功率能够大于LD激光光源接收功率的最小值即可。
【文档编号】H03K17/28GK104270128SQ201410471820
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】高迎慧, 孙鹞鸿, 徐旭哲, 严萍 申请人:中国科学院电工研究所