Master's Thesis

Generator of calibration pulse signal

Final Thesis 11.57 MB Appendix 1.11 MB

Author of thesis: Bc. Daniel Graf

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D.

Abstract:

The master’s thesis is devoted to familiarizing with impulse spectral characteristics, measurement techniques using comb generators and approaches of generating impulses in the sub-nanosecond range, where the individual topologies are briefly introduced. Designs using avalanche transistors and step recovery diodes for the pulse generation are explained in detail, and the functionality of the circuits was verified using simulation tools. The design of the hardware follows the theory and is divided into two individual printed circuit boards - the core, which generates the pulses and the main control board. The device is designed to be operated from a single 18650 battery cell and the control of the device is handled via a physical user interface. The generator is designed to generate pulses achieving rise times below 100 ps with the repetition rate up to 10 MHz (using the internal trigger source), the output is designed for a 50 Ω load impedance.

Keywords:

comb generator, generator of calibration pulse signal, sub-nanosecond range, avalanche transistor, step recovery diode, SRD, low power application, cable attenuation measurement

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentuje výsledky a řešení své diplomové práce. Následně odpovídá na dotazy oponenta. dr. Král: Byl zmíněn nefunkční čip DDS, proč neproběhla jeho výměna? Student vysvětluje Náběžná hrana má změřeno cca 130 ps, ale v simulaci jsou jiné hodnoty? Student popisuje průběh jeho práce a využití AI pro generování simulačního modelu doc. Drexler: Otázka na použité jednotky v tabulce. Student přiznává překlep prof. Kratochvíl: Jaké je využití tohoto zařízení? Student popisuje

Language of thesis

English

Faculty

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Department

Department of Radio Electronics

Study programme

Electronics and Communication Technologies (MPC-EKT)

Composition of Committee

prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Král, Ph.D. (člen)
mjr. Ing. Markéta Vršecká, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jitka Dluhá, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D.

Student pan Daniel Graf se věnoval řešení své diplomové práce od počátku s velkým nasazením. Seznámil se s relevantními zdroji a vybral vhodný koncept řešení generátoru impulzů s možností dosažení velmi krátkých náběžných hran. Návrh pro vlastní potřebu upravil a pro dostupné klíčové součástky vytvořil simulační modely. Simulací pak ověřil teoretickou funkčnost navrženého řešení. Dále navrhnul i obvody napájení, řízení generace a rozhraní pro ovládání celého zařízení. V konstrukční části postupoval velmi pečlivě a výsledkem je tak funkční kompaktní a kvalitní laboratorní přístroj. Velkou pozornost věnoval také následné charakterizaci parametrů generovaného signálu v časové i kmitočtové doméně. Možnosti přístroje ověřil také v praktické aplikaci měření útlumu koaxiálních kabelů.
Z formálního hlediska považuji textovou a obrazovou část za výborně zpracovanou. Jednu výtku bych měl ke skutečnosti, kdy není vyčleněna zvláštní kapitola pro popis návrhu vlastního obvodového řešení. Popis analogové části je uveden v kapitole prezentující existující řešení a není tak dobře oddělena část s vlastním přínosem práce. Popis řídící digitální části je pak uveden až v další kapitole.
Daniel Graf splnil veškeré body zadání a jeho diplomovou práci považuji za výborně zpracovanou. Points proposed by supervisor: 98

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D.

V předložené diplomové práci autor popisuje návrh a realizaci generátoru kalibračního pulzního signálu. Práce začíná teoretickým popisem Diracovy a Heavisideovy funkce, zmiňuje možné aplikace navrhovaného generátoru a dále se zabývá možnostmi generování pulzů s velmi krátkou náběžnou hranou. Následuje simulace vybraného řešení a popis vlastní realizace. U posledních dvou jmenovaných částí (kapitola 4.2.1 a další) bych vytknut absenci obvodového návrhu (hodnoty součástek, detaily jednotlivých částí zapojení), protože autor rovnou přechází na fotky/modely navržených desek plošných spojů (viz kapitola 5.1), aniž by čtenář tušil, co se na nich nachází. Schémata jsou potom uvedena v přílohách práce, v textu se na ně však autor neodkazuje. Z formálního hlediska je práce na kvalitní úrovni, vytknul bych jen pár drobností: a) kapitoly bez jakéhokoliv textu (kap. 1.1), b) ve 4. sloupci tabulky 3.1 je chybně použitý parametr amplituda pro max. úroveň. I přes uvedené připomínky však student splnil všechny body zadání, podařilo se prakticky realizovat funkční zařízení a to i s velmi dobrou kvalitou konstrukčního provedení. Topics for thesis defence:
  1. Můžete obhájit použití DDS proti přímému generování obdélníkových impulzů na výstupních pinech použitého mikrokontroléru a to z hlediska dosažitelné rychlosti a přesnosti?
  2. Na oscilogramech je zřejmé znatelné zpoždění mezi nástupnou hranou spouštěcího signálu a výstupním signálem. Jaké je toto zpoždění a je z hlediska budoucí aplikace generátoru podstatné?
  3. Jak byla zvolena dostatečná kapacita použitého akumulátoru?
Points proposed by reviewer: 95

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová