[发明专利]一种高速数字存储示波器前端电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种高速数字存储示波器前端电路，适用于数字示波器领域。

背景技术

数字存储示波器DSO(digital storage oscilloscope)是电子信号测量的常用仪器之一，它在各行各业如电子、机械、纺织以及军事应用等领域都有着广泛的应用。采样率是数字存储示波器的重要指标之一，它取决于示波器的前端电路，如信号调理和模数转换。因此，前端电路的设计也就成为数字存储示波器设计的关键环节。随着电子技术的不断发展，高速信号在各类电子产品中所占用比例越来越高，对这些高速信号的测量在产品开发调试过程中经常是必需的，，因而对测量工具提出了更多要求。

基于随机取样技术的数据采集系统具有很高的等效采样率和时间分辨率，与相同速率的实时采样系统相比，尽管它的单次带宽指标低，但其实现成本也很低。因此，基于随机取样技术的数据采集系统对低端数字存储示波器的产品化和产业化具有很大的吸引力。

随着电子器件的发展，采样率达到1 GS/s以上的高速ADC器件越来越多，高速ADC器件的价格也非常昂贵，不利于降低成本。因此，本发明采用4片AD9480并行交叉采样来实现系统1 GS/s的高采样率。

发明内容

本发明提供一种高速数字存储示波器前端电路，电路结构紧凑，体积小，数据转换精度高，工作稳定，适用于各种检测环境的需要，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干扰性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是。

高速数字存储示波器前端电路由无源衰减电路、阻杭变换电路、主放大电路、高速并行A/D电路组成。

所述无源衰减电路由S1和S2来选择10倍或者100倍的衰减幅度，当信号较小时，信号经R,1直通。为了保证衰减器可靠地工作，应给它加一个阻抗较大的负载，一般这个阻抗为1 M欧。考虑到高频时分布电容的影响，需要对其进行补偿，因此，C1,C2 ,C3，C4为补偿电容，调节C1,C2，可保证在三种不同倍率下有相同的输入电容。低频衰减由R2、R3、R4、R5确定，高频衰减由C3,C4,C5,C6确定。该电路满足最佳补偿;而且这个电路满足输入阻抗为1M欧。

所述阻抗变换电路中，TLE2071为具有低噪声、高速JFET输入的运算放大器，其带宽为10 MHz、转换速率为45V/us，并具有较低的失调电压和较高的共模抑制比。输入电流分两路，其中一路交流信号经电容C1、场效应管Q1送到三极管Q3，而另一路直流信号则通过集成运放TLE2071放大，再送到Q3。为了更好地测量信号，采用复合管的方法提高输入阻抗，Q2则接成电流源的形式，以调整Q1的Q点，改善性能；晶体管接成射极跟随器，可以把1 M欧的输入电阻变换到几欧姆。

所述主放大电路中，AD8009为电流反馈运算放大器，其转化速率可达4500V/N，-3dB小信号单位增益带宽为1 GHz。其中，S为继电器，由控制信号来控制是否接地，R1，R2比较小，一般取几十欧姆。当S不接地时.AD8009构成电压跟随器，放大倍数为1, 信号直通，当S接地时，AD8009组成同相比例放大电路，从而实现了1倍或10倍的信号放大。

所述高速并行A/D电路采用4片AD9480并行交叉采样，采样速率可提高为单片时的4倍。由于单片AD9480采样速率为250 MHz,因此，4片并行交叉采样可实现1 GHz的数据采集，满足系统的要求。其中，时钟分配器采用的是美国模拟器件公司生产的AD9510。

本发明的有益效果是：电路结构紧凑，体积小，数据转换精度高，工作稳定，适用于各种检测环境的需要，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干扰性和可靠性。

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是本发明的阻杭变换电路。

图3是本发明的主放大电路。

图4是本发明的高速并行A/D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，无源衰减电路由S1和S2来选择10倍或者100倍的衰减幅度，当信号较小时，信号经R,1直通。为了保证衰减器可靠地工作，应给它加一个阻抗较大的负载，一般这个阻抗为1 M欧。考虑到高频时分布电容的影响，需要对其进行补偿，因此，C1,C2 ,C3，C4为补偿电容，调节C1,C2，可保证在三种不同倍率下有相同的输入电容。低频衰减由R2、R3、R4、R5确定，高频衰减由C3,C4,C5,C6确定。该电路满足最佳补偿;而且这个电路满足输入阻抗为1M欧。