数字存储示波器中300MHz模拟通道设计

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 V1，500mV/div—5V/div档位 V20，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。

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第一章 前言

1.1概述

1.2技术现状与发展趋势

1.3设计任务

1.4 总体设计方案

第二章 信号调理通道

2.1 方案、主要器件的选择与确定

2.2无源衰减网络

2.3阻抗变换电路

2.4数字步进衰减器

2.5放大电路和输出级

2.6信号调理电路的带宽限制

2.7输入阻抗的选择

第三章 触发通道

3.1关键器件的选择与具体方案

3.2 触发信号的产生和选择

3.3高速比较器

3.4视频触发

3.5触发耦合

第四章 通道控制和自校正

4.1 通道控制电路

4.2通道的自校正

第五章 噪声抑制和抗干扰设计

5.1噪声和干扰源分析

5.2抑制噪声的措施及抗干扰设计

第六章 调试与验证

6.1模拟通道的调试

6.2模拟通道指标的验证

结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果