基于雪崩晶体管的UWB脉冲产生电路(共7页).doc

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3 基于雪崩晶体管的UWB脉冲产生电路
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n是与晶体管材料相关的密勒指数，通常硅的指数为3—4。
晶体管正常用的时候其发射极电流增益为β=α（1-α）。在集电结空间电荷区的雪崩倍增情况下，共发射极电流增益β*表示：
β*=α*（1-α*）=Mα（1-Mα） （26）
NPN型晶体管共发射极输出特性
，当Uce<Us（Us为维持电压）的时候，由于Uce<BUCBO，M≈1，没有出现雪崩现象，当Uce=Us时候，IB=0，晶体管基极开路，此时没有基极电流注入，流经基区的载流子数与通过集电结的载流子数相等，载流子不会复合，即α*=1，因而α<1，M>1，这就对应于刚刚出现的雪崩效应。当Uce电压继续增加，并且基极皆有电阻或者加上反向偏压时，其将雪崩击穿并且出现负阻特性。Us、BUCBO所限定的电压范围称之为雪崩工作区。在雪崩区的时候，发射结反偏，基极电流为负，集电极电流随着Uce和IB的变化而急剧变化[12]。

利用雪崩三极管的雪崩效应设计的UWB脉冲发生器，为了获得较高的输出幅度你通常需要较高的直流电压，用来满足雪崩击穿的发生条件，下面就是本文设计的UWB脉冲电路。产生近似
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一次微分的高斯脉冲。
1、电路的设计和分析
这里所设计的UWB脉冲产生电路依然是基于雪崩三极管的雪崩效应控制接储能的电容快速放点形成的ns级别的UWB脉冲。利用雪崩发生的时候三极管开关速度快和电容的从放电来实现UWB脉冲。
脉冲产生电路
，当脉冲电压源V1触发脉冲尚未到达的时候，雪崩三极管截止，电容C2在直流电压源V2的作用下通过R3充电，使电容上的电压值接近于直流电压源V2的值。当一个足够大的脉冲到来后，是三极管的工作点运动到不稳定的雪崩区。Q1雪崩击穿，产生快速增大的雪崩电流，导致电容C2经由晶体管Q1快速放电，从而在电阻R2上产生一个负的脉冲，而且电容C3在此过程中充电，当电容C2放电完毕后电容C3开始放电，此时在电阻接着R2上产生一个正的脉冲。由于雪崩三极管在雪崩击穿的导通时间非常短，通常只有ns级别。所以上述过程就会在电阻R2上产生输出电压为近似的一次高斯UWB脉冲波形。
2、电路仿真分析
由以上电路图，电路参数取值：C1=20pF,C2= ,C3=10 pF，R1=100Ω，R2=100Ω，R3=100Ω，R4=50KΩ。V2=20V，雪崩三极管Q为英飞凌公司产品BFP450，输入触发脉冲V1为脉冲宽度为20ns，周期为30ns，幅度为5V的脉冲电压源。：