文档介绍：100MHz虚拟示波器硬件电路关键技术研究
摘要:在介绍虚拟示波器硬件电路组成的基础上,对虚拟示波器硬件电路中信号调理电路的直流漂移抑制和触发电路进行了重点介绍,提出了关于直流漂移的解决方法,给出了调理电路的设计,同时介绍了电路中的等效采样和总线接口设计中应注意的的问题。以上这些对虚拟示波器的硬件设计具有指导意义。
关键词:直流漂移的抑制;脉冲宽度触发;视频触发
示波器是dianzijixie电子测量中的最基础、最常用的测试仪表,虚拟示波器是示波器测量技术中的研究热点和fazhan发展方向。虚拟示波器的设计涉及电子测量、信号处理和pc计算机技术等多方面的内容,其中硬件电路是完成整个示波器功能的基础,同时也是决定虚拟示波器性能的关键所在。要设计出性能优越的的硬件电路就必须对其中的关键技术进行深入研究。
本文在对100MHz虚拟示波器总体设计的基础上,重点研究了直流漂移的抑制、等效采样、触发电路、总线接口电路等。
1直流漂移的抑制
虚拟示波器硬件电路组成图如图1所示。硬件部分主要由信号调理电路、触发电路、AD转换器、存储电路、总线接口电路、控制电路构成。信号调理电路是将输入信号调理到AD变换器的输入范围,从而扩大输入信号范围,且对直流漂移的抑制主要由信号调理电路完成。
直流漂移的抑制方法很多,如采用高质量的稳压电源、使用经过老化的实验元件、使用反馈及温度补偿、用差分放大电路、运用斩波技术、自动调零技术、参数补偿等。本文采用的是差分电路的方法来抑制直流漂移。
图1虚拟示波器硬件电路组成图
信号调理由信号衰减电路、电压跟随电路、前置放大电路、主放大电路组成。对于直流漂移有抑制作用的部分有衰减电路、前置放大器与主放大器两个部分,起主要作用的部分是前置放大器和主放大器,这两个部分均采用模拟公司的AD8330放大器来完成。此放大器的特点是可对0至150MHz的信号进行可编程放大,具有低噪声,低失真特性。一个AD8330用作前置放大器,另一个用作主放大器。用前置放大器的目的是将输入信号中的漂移均匀分到输出脚上,从而使主放上的输入信号漂移一致,从而利用主放大器差分放大消除直流漂移。
数控衰减器可用X9C102来实现。衰减电路可用数控电位器X9C102实现,X9C102是一种高可靠性的数控电位器,含有99个带温度偿的阻抗单元,其电阻阵列的总电阻1KΩ,5V供电超低功耗,工作电流最大为3mA,待机电流最大为500uA。work网络实现的,其游标抽头节点位置通过CS、/UD和INC三线接口来控制,且保存在非易失存储器中,上电时唤醒此保存的游标抽头节点位置值。很适合用于控制、参数调整和信号处理的应用场合。对X9C102数控电位器进行操作时,CS、/UD和INC三线输入控制游标抽头在阻抗阵列中的移动。首先将片选信号CS置低,若需要上移游标抽头,则/UD应置为高电平,每次INC输入一个由高到低跳变的下降沿,则游标抽头向上移一级,直至最大值时100%的信号通过电位器,即此时不衰减。若需要下移游标抽头,则/UD应置为低电平,每次INC输入一个由高到低跳变的下降沿,则游标抽头向下移一级,直至最小值时没有信号通过电位器,即此时全部被衰减。
图2信号调理电路图
在衰减电路的后面紧跟的是电