100MHz带宽数字存储示波器的模拟通道设计-中国科技文献.PDF

ELECTRONICS WORLD 技术 交流 ・ 100MHz带宽数字存储示波器的模拟通道设计 辽宁工业大学电子与信息工程学院 王 浩 孟丽囡 孙福明 【摘要】 本文采用分立元件设计了一种应用于100MHz带宽的数字存储示波器的模拟通道。为克服传统模拟通道中存在 的固有缺点，使用了VGA与固定增益级联的方法。所设计的模拟通道主要由信号垂直调理电路、触发电路、通道控制 与校正电路组成。方波增益测试和频率响应测试验证了本文设计的有效性。 【关键词】 模拟通道；信号垂直调理；VGA；触发 2.2 信号垂直调理通道方案 1 引言 信号通道由CH1、CH2通道组成，两路通道完全相 同。由于外接信号幅度不定，所以首先对其进行衰减。带 示波器可将人眼看不见的电信号转化为图像信息， 宽限制是为减少高频噪声。阻抗变换可减小后级直流偏移 方便人们对电信号的测试和研究。为了更加直观和深入 量。增益控制是对信号幅度进行增益和衰减，这可使ADC 理解被测对象，所以常需要借助示波器进行[1]。采样率 逼近满量程。输出驱动环节实现信号单端转差分和加垂 和模拟带宽是评价数字示波器的两个重要指标。模拟带 直偏移调节，外部输入信号经此通道进入AD进行处理。 宽容易受外界环境干扰，特别是高带宽示波器更易受系 设计要求外部输入电压范围是±5mV～±50V[2]，具 统中的地弹、串扰以及其他多种影响。本文设计的数字 体设置如表1所示。 示波器的模拟通道，主要的技术指标要求包括：（1）模 2.3 触发信号通道方案 拟带宽：100MHz；（2）垂直通道档位：5mV/div－5V/ 触发信号通道主要通过多路选择器对输入信号进行 div (1-2-5步进)；（3）输入阻抗：1MΩ/150Ω可选； 选择，如果是50Hz交流或外部信号，需进行信号调理； （4）触发类型：边沿触发；（5）触发源：外部触发、 如果是经信号调理的CH1和CH2信号，则可直接输入高速 通道1信号、通道2信号、交流信号(50Hz)。 比较器。高速比较器把输入信号和触发基准信号进行比 较，输出不同占空比的脉冲信号给FPGA处理。 2 系统设计方案 2.4 通道控制电路方案 通道控制电路是对触发通道和信号调理通道的各个 2.1 总体方案 继电器和调节电平进行控制，比如交直流耦和、衰减网 数字存储示波器的整体设计框图如图1所示。 络以及输入通道的选择。调节电平控制主要调节调偏电 压和VCA压控端。 3 信号垂直调理通道电路 3.1 无源衰减网络 [3] 无源衰减网络在信号垂直调理通道中起着重要作用 ， 因VCA824衰减范围有限，所以有