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示波器愿望之硬件电路设计(一)

1耦合电路图1耦合电路所设计的耦合电路如上图1所示:数字示波器的输入信号从BNC无源探头输入,由于输入的模拟信号中有交流成分和直流成分

1 耦合电路

图1耦合电路

所规划的耦合电路如上图1所示:

数字示波器的输入信号从BNC无源探头输入,因为输入的模仿信号中有沟通成分和直流成分在里面,所以此部分电路用来供用户挑选是否需求丈量输入信号的直流成分。C35是耦合电容,用来阻隔输入信号的直流成分。耦合电容的值是依据后级输入阻抗来核算,耦合电容与后边的负载电阻构成了RC高通滤波器,由RC高通滤波器的截止频率计算公式(式1)

式1

后级信号调度电路的输入阻抗是1M欧姆,所以为了使输入信号能够低至1Hz的沟通信号,所以截止频率应该低于1Hz,所核算而得的C电容值 应该大于0.16uF ,所以这儿耦合电容的值取1uF 。

由沟通输入到直流输入的切换用继电器来完成,为了尽量减小继电器切换时所引进的机械噪声防止影响输入信号,这儿继电器选用松下的小型信号继电器TQ2-5V。由电路可知,继电器断开时为沟通耦合方法,继电器吸合时为直流耦合方法。

2信号调度电路规划

信号调度电路可分为两个部分,榜首部分是衰减网络电路,第二部分是程控扩大电路。

(1)衰减网络电路规划

图2衰减网络电路

所规划的衰减网络电路如图2 所示。使用电阻串联的分压原理,衰减网络电路完成两级衰减,当继电器K2断开时,输入信号被衰减到本来的0.5,即衰减2倍;当继电器K2吸合时,输入信号被衰减到本来的0.02,即衰减50倍。电阻周围的电容起频率补偿效果。之所以挑选的是可调电容,那是因为不知道的待测信号的频率是在可变的一个规模里,假如输入信号频率很低,输入电容对其还不会有多大影响,假如频率上升,待测点的等效电阻和示波器输入端的输入电容会构成一个积分电路,如此便会构成高频失真。所以为了防止此失真状况呈现,在电阻周围并联进容值可调的电容来构成一个微分电路,去抵消积分电路的效应。相同的,为了减小机械噪声,继电器选用了松下电器的信号继电器TQ2-5V。

(2)程控扩大电路规划

图3 程控扩大电路

所规划的程控扩大电路如图3所示,衰减后的信号先通过的是由高性能、低噪声的电压反应型扩大器AD8066组成的电压跟从器,然后通过限流电阻R27进入到压控增益扩大器AD603。AD603是ADI公司出产的低噪声、90MHz带宽的可变增益扩大器,增益以dB为线性,通过精细校准,并且不随温度和电源电压而改动。增益由高阻抗(50 MΩ)、低偏置(200 nA)差分输入操控;份额因子为25 mV/dB,因而仅需求1 V的增益操控电压就能掩盖增益规模的中心40 dB。所以改动AD603的操控电压即可改动该器材的扩大倍数。1号引脚安稳输入1.25V电压,2号引脚的电压由一片D/A转换器TLV5618A来输出。

因为AD603的高度灵敏性,操控电压略微不稳即或许引起震动,所以电阻R38和%&&&&&%C51组成截止频率为7.2Hz的低通滤波器,防止过多高频噪声的引进;然后用AD8066运算扩大器组成的电压跟从器输出到AD603。TLV5618A是德州仪器出产的双路串行12位分辨率的D/A转换器,两路D/A输出,输出A是操控AD603的扩大倍数。

因为后级A/D转换器ADS830的输入模仿电压规模是1.5V~3.5V,基线输入电压是2.5V,为了尽量使用A/D转换器的量程,所以需求给前端输入的模仿信号加上2.5V的偏置电压。双路D/A转换器TLV5618A的别的一路输出OUTB便是为了给输入信号参加2.5V的偏置电压而规划的。相同的,为了确保这2.5V电压的安稳,中心参加反相电压跟从器。

因为衰减网络至少是衰减了0.5倍,为了得到增益为1时的信号,所以在程控扩大电路的最终一级规划了同相扩大器,扩大倍数是2倍,如此相同 ,原输入信号就能原封不动地进入到A/D转换器。所用运放是增益带宽比高达145MHz的电压反应型扩大器AD8065,其极高的输入阻抗和极低的噪声大大确保了信号的牢靠传输。

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