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基于AD8260的便携式多功能数字分析仪的前放电路设计

发布时间:2020-07-21 18:20:55 阅读: 来源:机械表厂家

0 引言 示波器和频率计是电子测量的常用仪表,其前端电路的设计对于仪表整体的性能指标起着十分关键的作用。本文主要介绍一款基于AD8260的数字分析仪前端模块的设计方法。AD8260是AD公司生产的一款大电流驱动器及低噪声数字可编程可变增益放大器(DGA)。该器件增益调节范围为-6~+24 dB,可调增益的-3dB带宽为230 MHz,可采取单电源3.3 V、5 V或+/-5 V双电源供电。主要用于数字控制自动增益系统、收发信号处理等领域。本设计主要使用其数字控制自动增益功能。

1 设计原理 该数字分析仪包含示波器和频率计两大功能。频率计功能分为高频段和低频段两部分,其中20 MHz以下频率信号由采样后的示波器来测量;高于20 MHz的频率信号则由频率计通过等精度算法实现。为提高测量精度,本设计采用高稳定度的恒温晶振来为系统提供时钟源,通过FP-GA内置锁相环为各模块提供各时钟信号。而对于100 MHz带宽示波器功能的实现,若由单芯片的超高速采样来实现,则要对采样后的高速信号进行存储,这种方法不易实现,且对电路的工艺要求也很高。为了避免这种情况.本设计参考了TEKtronix公司的100 MHz示波器的设计,因而采用了3片ADC来实现对输人信号的分时采样,并在分别存储后由DSP处理。 本文主要介绍数字分析仪前端模块的设计。由于示波器的输入信号幅度范围一般为+/-5Vpp,而AD9433 (AD采样芯片)的输入信号幅度要求不大于2Vpp,因此,在采集电路的前端加入信号衰减和信号增益两级幅度调整电路,可保证测量的正确性,提高测量的精确度。与NI的数字分析仪不同,本数字分析仪的频率计功能不是由超高速采样后通过数字信号分析来实现,而是根据等精度频率测量的原理来实现的,这样可以大大降低仪表的造价。同时,考虑到仪表的便携性及工程人员的应用习惯,本仪器只提供了单通道输入,没有设计外部触发通道,因而简化了仪表的体积,同时降低了设计的难度。数字分析仪前端模块的原理框图如图1所示。

本系统的输入信号经过压保护电路及交直流耦合选择后,将进入高阻衰减网络,并通过外部控制信号实现对输入信号的1:1、1:10的高阻衰减,衰减后的信号经差分变换后进入AD8260进行程控增益,程控增益后的信号一路直接进入AD9433进行高速采样(此处要求增益后的信号幅度尽量达到AD9433的满量程输入,以提高AD采样的精度),并将采样后的数据送入FPGA进行相应处理,从而实现示波器功能;而程控增益后的另一路信号则通过单端变换进入FPGA进行相应的处理,进而实现高频频率计数功能。

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