CN106610305A - 一种合成仪器模拟通道 - Google Patents
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Abstract
一种合成仪器模拟通道，适用于电子仪器领域，包括信号调理电路和触发电路两部分。信号调理电路由无源衰减电路、阻抗变换电路、可变增益放大电路和差分放大缓冲电路组成。触发电路由外触发信号调理电路、触发信号选择电路、高速比较电路构成。该电路能够通过重复配置功能实现各种测试测量任务，测量精度高，工作稳定且采集速度快，解决了高频信号容易受到外部反射、阻抗匹配和串扰等等信号完整性的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成仪器模拟通道，适用于电子仪器领域。
背景技术
现在是信息化发展的时代，在众多工业应用领域，电子系统的发展速度和灵活性要求口益提升，促使电子系统软件内容更加丰富。现代电子设备己经普遍使用了分布处理的系统结构，信息智能化处理技术和大规模集成电路器件等先进技术。因此，对电子设备的测试以及信息处理技术要求就越来越高，而传统测试仪器测试功能比较单一，而合成仪器能够进行实时配置以实现各种测试功能;除此之外，随着制造成本的降低，多功能的合成仪器在总体设计成本上也降低不少，这比单独设计几种测试功能的传统仪器成本总和要低很多。所以，合成仪器的发展就越来越受到人们的关注和期许。
合成仪器是(SI)是建立在一个通用的硬件平台之上，通过配置软件系统来实现各种测试功能，这种新型仪器较传统仪器的单一测量功能有一定的优势，主要体现在软件系统配置的灵活性和测量的多功能特性。
综上所述，新型的合成仪器就是建立在通用的硬件平台之上，提高硬件模块的利用率，也就是说当我们需要什么样的测量功能的时候就选择相应的硬件模块来实现，软件组件就为相对应的硬件模块服务，而软件系统配置的灵活性和多样性也为测试提高了效率。综上所述，合成仪器较传统仪器有着非常大的优势，随着合成仪器的技术口趋成熟，将来在仪器行业必将发展的越来越好。
发明内容
本发明提供一种合成仪器模拟通道，包括信号调理电路和触发电路两部分设计。 信号调理电路由无源衰减电路、阻抗变换电路、可变增益放大电路和差分放大缓冲电路组成。触发电路由外触发信号调理电路、触发信号选择电路、高速比较电路构成。该电路能够通过重复配置功能实现各种测试测量任务，测量精度高，工作稳定且采集速度快，解决了高频信号容易受到外部反射、阻抗匹配和串扰等等信号完整性的问题。
本发明所采用的技术方案是：
合成仪器模拟通道包括信号调理电路和触发电路两部分。
所述无源衰减电路采用电阻电容搭配而成的衰减电路，阻容分压受限于高频信号的影响，这样的衰减效果要比单纯的电阻分压效果好很多，在此我们选取R1为950KΩ, C1为lOpF, R2为190Ω, R3为10Ω, C2为190pF, R4为10Ω, Z1为R1, C1并联之后和R2串联的阻抗，Z2为R3，C2并联之后和R4串联的阻抗。
所述阻抗变换电路主要由交流通路和直流通路组成，直流通路主要围绕AD8510运算放大器构成；交流通路主要由场效应管和三极管组成的射极跟随电路构成。信号进入射极跟随器的时候，电容C1会将直流信号隔掉，只有交流信号才能进入射极跟随器，而直流信号会通过运算放大器AD8510到达输出端，在输出端交流信号与直流信号祸合之后再将信号送到下一级电路。
所述可变增益放大电路用ADI公司的AD8368这款芯片作为电路的核心器件。AD8368是一款内置模拟线性dB增益控制功能的可变增益放大器(VGA)，具有出色的增益范围、一致性和平坦度。输入衰减器是由18个电阻网络构成，每个连续的节点对信号进行-2dB的衰减，整个电阻网络对输入信号的衰减范围可以从-36dB～OdB；可变跨导网络介于电阻衰减网络和固定增益放大器之间。AD8368的控制接口是线性增益控制，有正向增益和反向增益两种控制模式，增益电压VGAIN的范围介于0-1V之间。采用正向增益模式时，MODE引脚为高电平，增益会随着增益电压的增大而增大，而且增益以37.5dB/V的斜率递增，增益电压为0时增益达到最小值一12dB，增益电压为1V时增益达到最大值+22dB；采用反相增益模式时，MODE引脚为低电平，增益会随着增益电压的增大而减小，而且增益以-38dB/V的斜率递减，增益电压为0时增益达到最大值+22dB，增益电压为1V时增益达到最小值-12dB。
所述差分放大缓冲电路由LMH6553构成，应用电路包括单端转差分电路和差分缓冲电路，差分缓冲电路是对前级差分信号的再处理，之后再将信号送到模数转换器ADC中，保证处理后的信号能够满足后级模数转换器(ADC)的输入信号范围。LMH6553是一款内部集成输出共模电压控制和输出电压钳位限制的全差分电流反馈性放大器，其固有的电流反馈结构还可以使得增益和带宽彼此之间相互独立、不受影响，甚至在高增益的情况下带宽也不受其影响。除此之外，LMH6553作为差分放大电路还具有很好的增益平坦度和较低的噪声，而且电路结构的对称性同时也使得整个差分电路具有很高的共模抑制比。
所述外触发信号调理电路的重要作用就是对信号进行阻抗匹配，然后再将调理后的信号送到后级4选1的多路选择器中。直流通路主要围绕AD8510运算放大器构成；交流通路主要由场效应管和三极管组成的射极跟随电路构成。
所述触发信号选择电路包括四种信号:外触发信号、交流信号, CH1输入信号、CH2输入信号。选用ADI公司的ADG904构成，四路触发信号分别连接至ADG904四个输入端RF1至RF4，EN为使能管脚，低电平有效，A0，Al作为控制信号，可以选择其中一路信号送入高速比较器与触发电平进行比较，产生边沿触发信号。
所述高速比较电路的核心器件是ADI公司的ADCMP562，是一款带有锁存功能的双通道超高速比较器。ADCMP562的差分输入级还可以使得输入信号的传播延迟能够保持一致，它的输入共模电压范围为一2.0V至+3.0V，输入差分电压的范围为-5V至+5V。ADCMP562的输出信号同时还能提供充足的驱动电流，可直接驱动采用SOS2电阻端接至VDD-2V的传输线路。 +INA和-INA分别为通道A的差分输入级的同相模拟输入和反相模拟输入，同相输入端接前级的触发信号，反相端接触发电平，而且正向输入和反相输入必须一起驱动。
本发明的有益效果是：该电路能够通过重复配置功能实现各种测试测量任务，测量精度高，工作稳定且采集速度快，解决了高频信号容易受到外部反射、阻抗匹配和串扰等等信号完整性的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的无源衰减电路。
图2是本发明的阻抗变换电路。
图3是本发明的差分放大缓冲电路。
图4是本发明的外触发信号调理电路。
图5是本发明的触发信号选择电路。
图6是本发明的高速比较电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，无源衰减电路采用电阻电容搭配而成的衰减电路，阻容分压受限于高频信号的影响，这样的衰减效果要比单纯的电阻分压效果好很多，在此我们选取R1为950KΩ, C1为lOpF, R2为190Ω, R3为10Ω, C2为190pF, R4为10Ω, Z1为R1, C1并联之后和R2串联的阻抗，Z2为R3，C2并联之后和R4串联的阻抗。
如图2，阻抗变换电路主要由交流通路和直流通路组成，直流通路主要围绕AD8510运算放大器构成；交流通路主要由场效应管和三极管组成的射极跟随电路构成。信号进入射极跟随器的时候，电容C1会将直流信号隔掉，只有交流信号才能进入射极跟随器，而直流信号会通过运算放大器AD8510到达输出端，在输出端交流信号与直流信号祸合之后再将信号送到下一级电路。
可变增益放大电路用ADI公司的AD8368这款芯片作为电路的核心器件。AD8368是一款内置模拟线性dB增益控制功能的可变增益放大器(VGA)，具有出色的增益范围、一致性和平坦度。输入衰减器是由18个电阻网络构成，每个连续的节点对信号进行-2dB的衰减，整个电阻网络对输入信号的衰减范围可以从-36dB～OdB；可变跨导网络介于电阻衰减网络和固定增益放大器之间。AD8368的控制接口是线性增益控制，有正向增益和反向增益两种控制模式，增益电压VGAIN的范围介于0-1V之间。采用正向增益模式时，MODE引脚为高电平，增益会随着增益电压的增大而增大，而且增益以37.5dB/V的斜率递增，增益电压为0时增益达到最小值一12dB，增益电压为1V时增益达到最大值+22dB；采用反相增益模式时，MODE引脚为低电平，增益会随着增益电压的增大而减小，而且增益以-38dB/V的斜率递减，增益电压为0时增益达到最大值+22dB，增益电压为1V时增益达到最小值-12dB。
如图3，差分放大缓冲电路由LMH6553构成，应用电路包括单端转差分电路和差分缓冲电路，差分缓冲电路是对前级差分信号的再处理，之后再将信号送到模数转换器ADC中，保证处理后的信号能够满足后级模数转换器(ADC)的输入信号范围。LMH6553是一款内部集成输出共模电压控制和输出电压钳位限制的全差分电流反馈性放大器，其固有的电流反馈结构还可以使得增益和带宽彼此之间相互独立、不受影响，甚至在高增益的情况下带宽也不受其影响。除此之外，LMH6553作为差分放大电路还具有很好的增益平坦度和较低的噪声，而且电路结构的对称性同时也使得整个差分电路具有很高的共模抑制比。
如图4，外触发信号调理电路的重要作用就是对信号进行阻抗匹配，然后再将调理后的信号送到后级4选1的多路选择器中。直流通路主要围绕AD8510运算放大器构成；交流通路主要由场效应管和三极管组成的射极跟随电路构成。
如图5，触发信号选择电路包括四种信号:外触发信号、交流信号, CH1输入信号、CH2输入信号。选用ADI公司的ADG904构成，四路触发信号分别连接至ADG904四个输入端RF1至RF4，EN为使能管脚，低电平有效，A0，Al作为控制信号，可以选择其中一路信号送入高速比较器与触发电平进行比较，产生边沿触发信号。
如图6，高速比较电路的核心器件是ADI公司的ADCMP562，是一款带有锁存功能的双通道超高速比较器。ADCMP562的差分输入级还可以使得输入信号的传播延迟能够保持一致，它的输入共模电压范围为一2.0V至+3.0V，输入差分电压的范围为-5V至+5V。ADCMP562的输出信号同时还能提供充足的驱动电流，可直接驱动采用SOS2电阻端接至VDD-2V的传输线路。 +INA和-INA分别为通道A的差分输入级的同相模拟输入和反相模拟输入，同相输入端接前级的触发信号，反相端接触发电平，而且正向输入和反相输入必须一起驱动。
Claims (9)
1.一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述的包括信号调理电路和触发电路两部分设计。
2.根据权利要求1所述的一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述信号调理电路由无源衰减电路、阻抗变换电路、可变增益放大电路和差分放大缓冲电路组成；触发电路由外触发信号调理电路、触发信号选择电路、高速比较电路构成。
3.根据权利要求1所述的一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述无源衰减电路采用电阻电容搭配而成的衰减电路，阻容分压受限于高频信号的影响，这样的衰减效果要比单纯的电阻分压效果好很多。
4.根据权利要求1所述的一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述阻抗变换电路主要由交流通路和直流通路组成，直流通路主要围绕AD8510运算放大器构成；交流通路主要由场效应管和三极管组成的射极跟随电路构成。
5.根据权利要求1所述的一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述可变增益放大电路用ADI公司的AD8368这款芯片作为电路的核心器件，AD8368是一款内置模拟线性dB增益控制功能的可变增益放大器(VGA)，具有出色的增益范围、一致性和平坦度，输入衰减器是由18个电阻网络构成。
6.根据权利要求1所述的一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述差分放大缓冲电路由LMH6553构成，应用电路包括单端转差分电路和差分缓冲电路，差分缓冲电路是对前级差分信号的再处理，之后再将信号送到模数转换器ADC中。
7.根据权利要求1所述的一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述外触发信号调理电路的重要作用就是对信号进行阻抗匹配，然后再将调理后的信号送到后级4选1的多路选择器中。
8.根据权利要求1所述的一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述触发信号选用ADI公司的ADG904构成，四路触发信号分别连接至ADG904四个输入端RF1至RF4。
9.根据权利要求1所述的一种合成仪器模拟通道，其特征是：所述高速比较电路的核心器件是ADI公司的ADCMP562，是一款带有锁存功能的双通道超高速比较器，DCMP562的差分输入级还可以使得输入信号的传播延迟能够保持一致。
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|---|---|---|---|---|
| CN107465397A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-12-12 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种lvpecl信号交流耦合电路及其选择控制方法 |
| CN107565941A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-01-09 | 天津光电通信技术有限公司 | 一种中频4×4开关矩阵的开关电路 |
| CN113295903A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-24 | 浙江万松电气有限公司 | 一种交流电压隔离采样电路 |
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Application publication date: 20170503 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |