手持示波表的信号调理通道的设计

摘 要：信号调理通道是整个设计的核心部分。本设计需要满足模数转换器的信号输入范围，同时也要考虑到手持式设备的便携性，对电路复杂度、体积和功耗也提出了较高的要求。因此在设计电路时即要处理高频和低频的兼顾问题，大档位和小档位的平衡问题，也要照顾到成本和便携性。

关键词：模数转换；高频；输入阻抗

中图分类号：TM935.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2013） 03-0000-02

1 总体设计方案的选定

信号调理通道必须包括衰减电路、阻抗匹配、耦合电路、增益控制和差分放大电路这几部分功能。

2 输入阻抗选择

3 无源衰减网络

因为程控增益放大器的增益调节范围有限，无法实现大档位时的高衰减要求，所以必须有一套可控的衰减网络与其配合。具体衰减电路见图4，采用传统的无源衰减网络形式。它是由电阻和电容这两种无源器件构成，并可通过设置阻容元件参数，设计具体的衰减倍数。无源衰减网络通过控制继电器来实现直通与衰减的档位切换。对继电器的控制是由逻辑电路输出的高低电平来实现其通断，具体过程将在通道控制电路中详细介绍。

4 阻抗变换电路

阻抗变换电路是手持示波器信号调理通道的核心电路，作用是实现信号的前后级阻抗匹配。阻抗转换采用集成运算放大器的双通路混合阻抗转换电路[2]。其工作原理如图5所示，运放U1及电阻R1构成低速通路。电容C1构成信号的快速通路，用来合成高稳定性的直流输出和高速信号传输。Q1构成共漏极放大电路，该电路具有高输入阻抗。Q2构成的是共集电极放大电路，具有高输入阻抗和低输出阻抗。三极管Q3和Q4构成两个独立的恒流源电路，分别为场效应管Q1和三极管Q2提供稳定的静态工作点。

5 增益控制电路

有多种能够实现增益可控的放大器，如压控增益放大器和程控增益放大器等。压控增益的调节与程控增益调节最大区别是具有很好的精度和连续性，但压控增益放大器不利于程序控制。程控增益放大器即数字步进衰减器，其优点为可以直接控制增益大小，缺点为增益连续性不好。所以选择精度满足控制要求的程控增益放大器进行电路设计。

参考文献：

[1]陈伟，黄秋元，周鹏.高速电路信号完整性分析与设计[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]康华光，陈大钦.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社，1999，227-324.

[3]Analog Devices， Inc. AD8510 Data Sheet[OL].http：//.

[4]寇戈，蒋立平.模拟电路与数字电路[M].北京：电子工业出版社，2008，125-140.

[作者简介]赵文静，西安通信学院讲师，主要从事电子类教学研究。