1GHz宽带低噪声模拟通道研究与设计

摘要

随着电子行业对宽带微弱小信号、开关电源测试、高速信号完整性等领域测试应用需求的增加，力科、是德科技等国外公司相继发布了宽带高分辨率示波器产品，国内相关技术研究较少。高分辨率示波器能够观察捕获到更加准确、精细的波形，而低噪声模拟前端是高分辨示波器的重要组成部分。本文以宽带低噪声模拟通道为研究课题，重点研究了示波器模拟前端的宽带阻抗变换技术、宽带低噪声可变增益放大电路技术、差分ADC驱动技术、宽带触发电路技术等，研究主要分为五部分：
　　1、研究设计了一种基于高低频分离路径的阻抗变换电路。分析了电路结构，推导了电路的传递函数，分析了影响电路高频增益的因素；使用场效应管、三极管、运放等分立器件搭建了实际电路；对电路进行了仿真，调试。并设计了基于阻抗变换电路的偏置电压调整电路。
　　2、对级联放大器的噪声进行了研究，包括常见运放噪声种类，放大器的噪声模型，级联放大器的噪声计算方法等。
　　3、研究设计了宽带低噪声可变增益放大电路。对电路的增益和衰减范围进行了分析，确立了可编程衰减器+固定增益运放+全差分运放ADC驱动电路的级联结构。对芯片进行选型，设计了具体电路，并对电路噪声进行了分析计算。
　　4、分析了信号调理通道的增益温度特性，给出了基于 ADC增益调节的幅度测量温度补偿方法。
　　5、研究设计了宽带触发调理通道。分析了触发的原理结构，设计了边沿触发电路、分频电路、触发耦合控制电路等。
　　最后，论文研究设计了1GHz带宽示波器模拟通道，并在2.5GSPS采样率、12位垂直分辨率的示波器平台上调试验证。通道的带宽、上升时间、本底噪声等关键指标均满足设计要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 示波器模拟通道的国内外发展现状

1.3 本论文的结构安排

第二章 模拟通道总体方案设计

2.1 可行性分析

2.2 模拟通道整体结构设计

2.3 信号调理通道方案设计

2.4 触发调理通道方案设计

2.5 本章小结

第三章 低噪声信号调理通道研究与设计

3.1 级联放大器的噪声

3.2 无源衰减电路设计

3.3 宽带阻抗变换电路设计

3.4 低噪声可变增益放大电路分析与设计

3.5 信号调理通道低噪声设计

3.6 信号调理通道增益温度补偿设计

3.7 本章小结

第四章 触发调理通道研究与设计

4.1 触发的原理与结构

4.2 触发调理通道硬件设计

4.3 本章小结

第五章 系统调试与验证

5.1 通道控制板调试

5.2 信号调理通道调试

5.3 触发调理通道调试

5.4 通道指标测试

5.5 本章小结

第六章 课题总结与展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献

附录

攻硕期间学术成果