時域反射儀的硬件設(shè)計與實現(xiàn)----關(guān)鍵電路設(shè)計(二）

3.2.2可變增益放大電路

可變增益放大電路的作用，一般是將信號在垂直方向上做放大處理，采用1-2-5步進(jìn)的方式進(jìn)行放大，這是因為在示波器模式測量中常會遇到不同幅度的信號，而比較小的信號就可以通過增益放大電路來調(diào)節(jié)，將信號放大到屏幕適當(dāng)范圍以內(nèi)。此外可變增益放大電路也為模擬通道的零偏校準(zhǔn)提供了有效的硬件支持。

在時域脈沖測量模式下，由于發(fā)射脈沖信號的幅度是固定值，所以就必須通過可變增益放大電路來進(jìn)行調(diào)節(jié)。因為時域脈沖測量法進(jìn)行電纜測試的時候，最主要的觀察對象是從電纜故障點反射回來的脈沖信號，而反射回來的脈沖信號并不是一個幅值固定不變的脈沖，它受被測電纜很多因素的影響，如長度、電纜質(zhì)t、電纜老化程度，使用環(huán)境等等，所以反射回的脈沖信號的幅度有大有小。為了觀察和測t的需要，就必須將脈沖信號做垂直放大處理。圖4-18為可變增益放大電路。

為了實現(xiàn)可變增益放大，在這里選用了帶寬(-3dB)為280MHz的壓控可變增益放大器(VGA)AD8337，其動態(tài)范圍從OdB~24dB，當(dāng)G用對數(shù)形式表示時，隨控制電壓呈線性變化，電壓在-0.6V~+0.6V范圍之間變化。當(dāng)Vgain=-0.6v時，增益為0dB，即脈沖信號沒有被放大;當(dāng)vgain=0.6V時，增益為24dB，即信號幅度被放大了15.8倍(24dB)。

Vgain的電壓控制是通過一個10位的DAC來提供，其輸出電壓范圍為0V-2V，步進(jìn)電壓為2mV，因為電壓在0V以上，所以不能通過該電壓進(jìn)行直接控制。為產(chǎn)生相對于地電壓的負(fù)電壓，設(shè)計中將DAC的輸出電壓做了一次電平移位，通過一個減法電路，用0V-2V控制電壓去減去1V的參考電壓，則通過運算后，增益控制電壓變成了-1V到+1V，正好包含了壓控增益放大器所需的控制電壓。電路中的電容C，用來消除增益控制引腳上的噪聲信號，使控制信號保持穩(wěn)定。

3.2.3差分變換和垂直位移

電路經(jīng)過可變增益放大器以后，脈沖信號的幅度基本滿足了模數(shù)轉(zhuǎn)換器所要求的信號幅度輸入范圍，但由于該運放的輸入和輸出都是單端形式，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器要求的是差分輸入方式，因此信號經(jīng)過增益放大以后還需要一級差分變換電路。

差分信號也是一種信號的表現(xiàn)形式，它用一對并行傳輸線來傳輸數(shù)據(jù)，這兩個信號線上的電壓幅度完全相同(當(dāng)共模電壓為零時，幅度為原信號幅度的二分之一)，相位相反，當(dāng)用與原信號相位相同的信號減去另一個信號時，相減的結(jié)果即為原信號，因此這種利用兩信號差來表示原信號的方式稱為差分信號。如果在傳輸過程當(dāng)中有噪聲信號加到了差分信號上，在接收端上，噪聲被相互抵消，因此差分信號因具有較高的抗干擾特性，因而被廣泛應(yīng)用到高速信號傳輸領(lǐng)域。

單端信號轉(zhuǎn)差分信號的實現(xiàn)，通過常規(guī)的差分運放就可以實現(xiàn)，如圖4-19所示差分變換電路結(jié)構(gòu)。