数字存储示波器900MHz模拟通道设计

摘要

科学技术的发展离不开测试手段的变革。数字存储示波器作为通用的测量仪器，在各领域的测试中起着不可替代的作用。模拟通道设计是整个数字存储示波器设计的重要组成部分，其带宽是评价示波器性能的主要指标之一。相比于国外的成熟技术，国内数字存储示波器领域在模拟通道的设计中存在着很大的差距，因此自主研发高带宽的模拟通道技术显得尤为重要。
　　本文首先介绍了数字存储示波器的国外和国内发展现状，根据本课题模拟通道的设计指标，分析讨论了900MHz模拟通道设计的主要难点，给出了具体实现方案，进行了测试，关键指标达到了设计要求，具体内容包括：
　　1.模拟通道的整体设计方案。分别分析了三种不同实现方案，选定了最优方案，给出了模拟通道、触发通道等模块的控制方法，并提出信号完整性问题。
　　2.模拟信号调理通道的详细设计。针对传统示波器模拟通道设计中的不足，提出了一种数字步进衰减器和固定增益放大器级联的结构实现。然后根据本通道的设计要求，进行器件的选型和具体电路设计。结合数字步进衰减器随温度变化出现较大增益误差问题，提出了一种温度补偿方法来实现校正处理。
　　3.触发通道和通道控制模块的详细设计。针对现有多路选择器无法满足本设计高频段工作的不足，提出了一种以高速开关构建多路选择器的电路方案，来实现触发源信号的选择问题。同时设计了分频电路来对高频触发脉冲进行降频处理，满足FPGA的输入要求实现触发功能。给出了一种可以支持高清视频制式的视频触发电路。
　　4.信号完整性的问题。本文分析了影响信号完整的因素，并针对各种因素提出了抗干扰措施。

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第一章 引言

1.1 数字存储示波器原理及其特点

1.2数字存储示波器的发展概况

1.3主要指标及本论文主要任务

第二章 宽带模拟通道整体设计方案

2.1宽带模拟通道整体设计方案

2.2 模拟信号调理通道

2.3 触发通道

2.4 通道控制模块

2.5 信号完整性分析和抗干扰设计

第三章 模拟信号调理通道设计与实现

3.1设计方案的选择比较

3.2直通/无源衰减网络

3.3阻抗变换网络

3.4数字步进衰减器和固定增益放大器及温度补偿方法

3.5高速运算放大器和ADC介绍

第四章 触发通道整体详细设计

4.1触发的基本概念

4.2 触发通道的整体设计

4.3 触发信号调理通道的详细设计

4.4 多路选择电路的详细设计

4.5 视频触发电路设计

4.6 高速比较器和高速分频电路

第五章 通道的控制电路

5.1通道的状态控制电路

5.2 电平调节电路设计

第六章 信号完整性和系统优化设计

6.1信号完整性分析

6.2 信号完整性的优化设计

第七章 模拟通道的调试及其验证

7.1 数据采集系统的准备

7.2 模拟通道的调试

结束语

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果