手持數字存儲示波表模擬信號調理電路的設計

示波器是時(shí)域測量領(lǐng)域最常用儀器，由于數字存儲示波器在數據處理、波形數據保持和存儲以及能耗等方面的優(yōu)勢，已經(jīng)取代了傳統模擬示波器，成為示波器市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。其中手持式數字存儲示波表更是以體積小、攜帶方便、功能豐富、便于野外和現場(chǎng)測試等特點(diǎn)受到廣泛歡迎。手持示波表的前端模擬信號調理電路關(guān)系到示波表帶寬和垂直測量精度，示波表的關(guān)鍵電路單元，這里提出一種手持示波表前端模擬信號調理電路設計方案。

1 系統硬件總體結構
手持數字示波表總體硬件結構如圖l所示，其主要由前端模擬信號調理電路、高速A／D轉換與存儲電路、時(shí)基電路、觸發(fā)電路、取樣控制電路、DSP、CPU及其外圍電路組成。

手持數字存儲示波表的工作原理：由外部輸入的模擬信號經(jīng)前端信號調理電路調整后送入高速A／D轉換器轉換為數字信號，高速存儲電路再對A／D轉換器輸出的數字信號進(jìn)行緩存，A／D轉換的采集時(shí)鐘以及高速存儲電路的讀寫(xiě)受觸發(fā)電路與時(shí)基電路控制，CPU將要顯示的波形數據送往LCD顯示屏，將需要保存的波形數據寫(xiě)入非易失存儲器。數字信號處理器DSP能夠對波形數據進(jìn)行各種分析處理。這其中前端信號調理電路可使經(jīng)過(guò)調理后的信號峰峰值和偏置電壓都滿(mǎn)足A／D轉換器的輸入要求，并為了保證示波器輸入信號不受示波表內部電路的影響以及為了防止示波表被高電壓信號損壞，示波表的前端信號調理電路還應提供高輸入阻抗、低輸出阻抗以及高頻補償電路和故障保護電路。此外手持式示波表采用電池供電，電路設計時(shí)應采用低功耗器件。
示波表模擬信號調理電路具有如下特點(diǎn)：1)垂直靈敏度范圍為5 mV／div～5 V／div(1-2-5步進(jìn)，可程控)；2)最大輸入電壓為350 Vp-p；3)輸入阻抗為1 MΩ／125pF；4)帶寬10 MHz，改變高頻補償電容可將帶寬提升到100 MHz；5)具有故障保護功能；6)低功耗、省電。
圖2是手持數字示波表模擬信號調理電路的原理框圖，該電路主要由無(wú)源衰減網(wǎng)絡(luò )、故障保護電路、寬帶可程控放大器以及A／D轉換驅動(dòng)放大器組成。