手持?jǐn)?shù)字存儲示波表模擬信號調(diào)理電路的設(shè)計
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為防止輸入電壓過大或其他故障損壞過多的器件，手持示波表模擬信號調(diào)理電路應(yīng)具備故障保護(hù)電路，MAX4534最大允許輸入電壓為40 V，供電電壓為±5V，因此其輸入端的最大輸入電壓應(yīng)為35V，送入MAX4534的信號，最小已被衰減10倍，考慮到過高電壓對衰減網(wǎng)絡(luò)中無源器件以及PCB板布線的影響，示波表輸入端所允許輸入的最大電壓應(yīng)為350 Vrms，MAX4534具有故障保護(hù)功能。當(dāng)輸入電壓過高時MAX4534會工作在掉電模式，防止被過高電壓擊穿，在圖3中二極管VD1與VD2的作用是防止過高輸入電壓損壞后續(xù)器件，當(dāng)有過高電壓輸入時，VD1與VD2間的電壓將被箝位在±Vcc之間，阻止高電壓信號通過，防止損壞后續(xù)器件。
2．3 主放大器及A／D轉(zhuǎn)換驅(qū)動放大器
主放大器電路由寬帶運(yùn)算放大器EL5160、四選一多路復(fù)用器MAX4518以及外圍電路構(gòu)成。為使信號失真小，帶寬能夠得到保證并考慮到手持示波表低功耗的要求，主放大器應(yīng)具有較高的壓擺率、較低的功耗和幅度變化不影響帶寬等特性，所以這里選用電流反饋型寬帶運(yùn)算放大器EL5160。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/187831.htm
主放大器根據(jù)不同的垂直靈敏度檔位對衰減網(wǎng)絡(luò)送過來的信號提供2x、4x或8x的放大，該方案中手持示波表垂直靈敏度檔位逢5(5mV／d-ivr、50mV／div等檔位)提供8x放大，垂直靈敏度檔位逢1(10mV／div、1000mV／div等檔位)提供4x放大，逢2(20mV／div、200mV／div等檔位)提供2×放大，放大倍數(shù)由反饋電阻R11～R13決定，反饋電阻在電路中通過四選一多路復(fù)用器MAX4518選擇，MAX4518與MAX4534的邏輯功能完全一樣(真值表見表1)，只是信號輸出改為引腳6，不具備故障保護(hù)功能，CPU根據(jù)不同的垂直靈敏度檔位設(shè)置MAX4518 A0、A1端口的控制字，選擇一路信號輸出。圖3中ATT2、ATT3為CPU控制信號。當(dāng)選擇100mV／div擋時，CPU向A0、A1端口寫入01，此時MAX4534，選擇第二路(引腳5)信號通過電阻R12輸出到COM端(引腳6)接地，此時主放大器輸入端輸入的電壓Uin1與輸出電壓U01之間的關(guān)系為：
同理，當(dāng)A0、A1端口的控制字為00或10時，MAX4534分別選擇第一路(引腳5)或第三路的信號(引腳11)通過電阻R11或R13輸出到COM端(引腳6)接地，此時主放大器的增益分別為8U0或2U0。
信號經(jīng)主放大器放大后，仍不能滿足A／D轉(zhuǎn)換器輸入端要求，通常要求輸入信號電壓值約1Vp-p，因此主放大器后是由寬帶運(yùn)放MAX4012及其外圍電路構(gòu)成的差分輸入比例電路，A／D轉(zhuǎn)換器的輸入端信號要求輸入的信號應(yīng)當(dāng)具有低失調(diào)電壓、低噪聲等特性，因此此處選擇電壓反饋型運(yùn)算放大器MAX4012，其同相輸入端輸入的信號來自于其后A／D轉(zhuǎn)換器自身輸出的參考電壓信號(一般為1．25 V)，其反相輸入端通過電阻R14與主放大器輸出端相連。經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換驅(qū)動放大器后的信號能夠滿足A／D轉(zhuǎn)換器的輸入端的要求。在A／D轉(zhuǎn)換驅(qū)動放大器后，模擬信號送入A／D轉(zhuǎn)換器的輸入端并將其轉(zhuǎn)為數(shù)字信號。
3 結(jié)束語
采用該電路設(shè)計的手持示波表樣機(jī)在測試中各個檔位垂直測量誤差均小于l％，該系統(tǒng)設(shè)計由于采用高速、低功耗運(yùn)算放大器，因此只要選擇合適的耦合電容以及合理的PCB板圖設(shè)計就可使該手持示波表的帶寬達(dá)到100 MHz。
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