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数字存储示波器中300MHz模拟通道设计

作　者: 王彦彬
导　师: 田书林
学　校: 电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 信号调理触发运算放大器数字步进衰减器高速比较器
分类号: TM935.37
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 423次
引　用: 5次
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内容摘要

模拟通道是数字存储示波器的关键组成部分之一,其性能指标直接制约数字存储示波器的发展。如何使模拟通道具有更宽的频带、更低的噪声、更好的交直流特性是数字存储示波器研究的重要内容,模拟通道的设计也就成为数字存储示波器设计的关键环节。本课题是进行带宽为300MHz的模拟通道设计,其主要工作包括信号调理通道设计、触发通道设计、偏置调节和通道控制功能的实现以及电路的噪声抑制和抗干扰设计。在信号调理通道的设计中,幅度调理电路采用了数字步进衰减器+高速运算放大器+固定增益运算放大器+差分运算放大器的全新结构,其模拟带宽达到了预期的300MHz,同时增加了电路的可靠性,降低了调试的难度。触发通道选用了更高性能的模拟多路选择器、视频分离器和高速比较器,在提供了高质量的边沿同步信号和视频同步信号的同时,还简化了电路。设计了前级和后级相结合的独特的偏置调节方式,使偏置调节范围从原来的每个档位±10格增加到2mV/div—200mV/div档位±1V,500mV/div—5V/div档位±20V,同时这样的方式不必使用高分辨率的DAC,从而节约了成本。改用带有输出锁存功能的控制芯片,提高了通道状态控制的可靠性,减少了非人为误操作的可能性。在电路设计和PCB的设计上都注意采取了噪声的抑制和电路的抗干扰措施,通过实际的测试,取得了不错的效果。在设计、调试和验证过程中,涉及到的主要理论有阻抗匹配、高速PCB设计和运算放大器的应用等。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章前言  8-14
  1.1 概述  8-9
  1.2 技术现状与发展趋势  9-11
    1.2.1 国外现状  9-10
    1.2.2 国内现状  10
    1.2.3 发展趋势  10-11
  1.3 设计任务  11-12
  1.4 总体设计方案  12-14
第二章信号调理通道  14-42
  2.1 方案、主要器件的选择与确定  14-22
    2.1.1 设计方案的选择与确定  14-15
    2.1.2 主要器件的选择  15-21
    2.1.3 具体设计方案  21-22
  2.2 无源衰减网络  22-24
  2.3 阻抗变换电路  24-26
    2.3.1 输入阻抗  25
    2.3.2 直流成分传输  25-26
    2.3.3 静态工作点  26
  2.4 数字步进衰减器  26-30
  2.5 放大电路和输出级  30-39
    2.5.1 运算放大器的应用设计  30-34
    2.5.2 放大电路的级联与匹配  34-37
    2.5.3 驱动ADC时的电路  37-39
  2.6 信号调理电路的带宽限制  39-41
  2.7 输入阻抗的选择  41-42
第三章触发通道  42-49
  3.1 关键器件的选择与具体方案  42-43
  3.2 触发信号的产生和选择  43-44
  3.3 高速比较器  44-46
  3.4 视频触发  46-48
  3.5 触发耦合  48-49
第四章通道控制和自校正  49-58
  4.1 通道控制电路  49-56
    4.1.1 通道的状态控制电路  49-50
    4.1.2 各种电平调节功能的实现  50-56
  4.2 通道的自校正  56-58
    4.2.1 自校正的目的和基本思想  56
    4.2.2 自校正信号的产生电路  56-58
第五章噪声抑制和抗干扰设计  58-63
  5.1 噪声和干扰源分析  58-60
    5.1.1 噪声的来源  58-59
    5.1.2 电路的干扰源分析  59-60
  5.2 抑制噪声的措施及抗干扰设计  60-63
第六章调试与验证  63-70
  6.1 模拟通道的调试  63-65
    6.1.1 调试电路的注意事项  63
    6.1.2 数据存储示波器数据采集系统的调试  63-64
    6.1.3.随机采样的调试  64
    6.1.4 PE4302、CD4094和DAC的调试  64
    6.1.5 典型问题及解决方法  64-65
  6.2 模拟通道指标的验证  65-70
    6.2.1 上升时间  65-66
    6.2.2 动态范围  66-67
    6.2.3 偏置调节范围  67-68
    6.2.4 输入电容的测试  68-69
    6.2.5 手工校正  69-70
结论  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-73
攻硕期间取得的研究成果  73

数字存储示波器中300MHz模拟通道设计

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