基于數(shù)控增益放大器的示波器調(diào)理通道設(shè)計(jì)

曹淑玉　白月勝　中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所　山東青島　266555

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基于數(shù)控增益放大器的示波器調(diào)理通道設(shè)計(jì)

曹淑玉白月勝中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所山東青島266555

【文章摘要】

信號(hào)調(diào)理通道是示波器設(shè)計(jì)最重要的環(huán)節(jié)之一。除帶寬指標(biāo)外，信號(hào)調(diào)理通道設(shè)計(jì)還需滿足采集部分ADC的信號(hào)幅度要求?；贚MH6518，本文闡述了數(shù)控增益放大器在通道增益設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】

0　引言

示波器廣泛用于雷達(dá)系統(tǒng)、系統(tǒng)自動(dòng)測試等眾多領(lǐng)域。信號(hào)調(diào)理通道是示波器的關(guān)鍵組成部分，為滿足后端ADC的信號(hào)輸入幅度要求，必須具有增益調(diào)節(jié)的可編程能力。

1　示波器調(diào)理通道設(shè)計(jì)方案

本方案中，信號(hào)調(diào)理通道主要包括阻抗選擇、兩級(jí)無源衰減網(wǎng)絡(luò)、AC/DC耦合、直流偏置調(diào)節(jié)、阻抗變換、數(shù)控增益放大器等電路，原理如圖1所示。

其中，調(diào)理信號(hào)幅度的最重要環(huán)節(jié)是無源衰減網(wǎng)絡(luò)和數(shù)控增益放大器。本方案包括兩級(jí)衰減網(wǎng)絡(luò)，每級(jí)衰減倍數(shù)為10。

圖1　信號(hào)調(diào)理通道原理框圖

2　數(shù)控增益放大器

數(shù)控增益放大器LMH6518的工作原理為：信號(hào)首先經(jīng)可選10/30dB（LG/HG） 前置放大;然后經(jīng)過以步進(jìn)為 2dB，對(duì)信號(hào)進(jìn)行0 到-20dB衰減的步進(jìn)衰減器（LA）;最后接8.86dB的固定增益放大器作為輸出。

LMH6518的控制數(shù)據(jù)由24位串行數(shù)據(jù)組成，前8位控制讀/寫數(shù)據(jù)，本方案只進(jìn)行寫控制，將前8位數(shù)據(jù)置0。后16位數(shù)據(jù)D15-D0中，D8-D6為帶寬限制控制位，本方案選取650MHz帶寬，設(shè)置D8D7D6=101 ; D3-D0為LA控制位; D10為輔助輸出控制位，本方案用輔助輸出作為觸發(fā)信號(hào)，設(shè)置D10=0 ; D4為前置放大器控制位，0時(shí)選擇LG，1時(shí)選擇HG ;控制位D5、D9及D11-D14必須置0;D15不關(guān)心，這里也置0。

3　通道增益設(shè)計(jì)

信號(hào)接入調(diào)理通道，選擇合適的垂直靈敏度S后，如何確定衰減網(wǎng)絡(luò)的衰減倍數(shù)A、通道所需通道增益K、LMH6518前置放大（LG/ HG）和步進(jìn)衰減值LA是整個(gè)通道增益的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。本方案中，S設(shè)有1、2、5mV/ div，10、20、50mV/div，100、200、500mV/div及1、2、5V/div。選擇不同的S時(shí)，通常按表1配置衰減網(wǎng)絡(luò)。

表1　衰減網(wǎng)絡(luò)配置

下面以S=1mV/div為例，詳細(xì)闡述整個(gè)通道增益的配置過程：

（1）首先確定衰減網(wǎng)絡(luò)的衰減倍數(shù)A：

由表1知， 選取A=1合適;

式中，800mVPP是ADC的滿量程信號(hào)電壓，系數(shù)0.95表示5%的余量，系數(shù)8表示示波器垂直方向的8個(gè)刻度。計(jì)算得K=39.55dB ;

（3）確定LMH6518的增益G：

G定義為最接近信號(hào)所需通道增益的LMH6518增益，用下面的公式計(jì)算：

G = （38.86-2n） dB, n = 0, 1, 2, … , 20 （2）

K=39.55dB時(shí)，取G=38.86dB ;

（4）確定LMH6518前置放大及LA：

按下面的原則確定前置放大器是LG還是HG：當(dāng)G18.8dB時(shí)，前置放大選HG，LA=38.86-G ;當(dāng)G18.8dB時(shí)，前置放大選LG， LA=18.8-G ; G=38.86dB時(shí)，前置放大選HG，LA=0 ;

（5）LMH6518控制位：

S=1mV/div時(shí)，LMH6518的前置放大為HG，確定D4=1 ; LA為0，確定D3-D0=0000。綜上，LMH6518的24位控制位為0000 0000 0000 0001 0101 0000。

按上述計(jì)算流程，可得到不同垂直靈敏度下的衰減網(wǎng)絡(luò)衰減倍數(shù)、LMH6518的配置及控制位，進(jìn)而得到整個(gè)通道增益的控制。

4　結(jié)束語

基于LMH6518，本文詳細(xì)闡述了數(shù)控增益放大器在通道增益設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)示波器調(diào)理通道增益設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]LMH6518.Datasheet,900MHz Digitally Controlled,Variable Gain Amplifier.2008

[2]張濤.數(shù)字存儲(chǔ)示波器500MHz寬帶模擬通道設(shè)計(jì):[碩士學(xué)位論文].成都:電子科技大學(xué)，2009

示波器；信號(hào)調(diào)理通道；數(shù)控增益放大器

中圖分類號(hào)：TM935

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

【作者簡介】

曹淑玉，1988年5月出生，男，畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)，碩士，現(xiàn)為中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所助理工程師，研究方向?yàn)樾盘?hào)處理。