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时域反射仪的硬件设计与实现----关键电路设计(二)

作者:时间:2013-04-24来源:网络收藏

3.2测量和参考通道设计

反射测量采用示波器显示原理,因此脉冲信号必须经过模拟通道做相应的信号调理,如衰减、跟随、放大、偏移、差分变换等,经过调理后的信号被送到模数变换器(ADC)。

模拟通道部分电路的作用,主要起到对脉冲信号做垂直方向上的处理,因为无论是衰减、放大还是垂直移位,信号的变化都表现在垂直方向上。如图4-15显示了脉冲信号在模拟通道上经过的相应处理。在反射测量中,信号的触发是采用在FPGA内部触发而成,因此模拟通道触发部分电路对于反射测量意义不大,只是在示波器模式下会采用。

通道结构框图

3.2.1衰减和阻抗变换电路

从通道输入进来的脉冲信号最大幅度有可能达到+8V,这与发射脉冲的最大幅度有关。如果信号进入模拟通道以后,不做相关的衰减处理,由于脉冲幅度已近超过了采集系统所要求的1Vp-p,因此显示出来的信号已经超出屏幕显示范围,不能满足观察测量的需要,所以在脉冲信号被采集之前,必须经过衰减网络,以便将测试脉冲信号调整到合适的测量范围。一般情况下无源衰减网络电路结构如图4-16所示。

无源衰减网络电路结构

电阻衰减网络,主要是利用电阻分压特性来达到信号衰减的目的。如图中的Rl和R2作为分压电阻,Cl、C2、C3作为补偿电容,以提高衰减网络的高频特性。因为测量所用到的脉冲信号所包含的高频成分较多,为使高频信号不受衰减网络的影响,所以添加补偿电容十分必要。考虑到分布电容和引线电容的作用,C2是一个可调的电容器,这样通过调节C2的大小,使衰减网络达到最佳高频补偿状态。

从衰减网络送出的信号,信号驱动能力很弱,因为衰减网络一般都采用了兆欧级的电阻,因此必须通过阻抗变换的方式提高脉冲电流。为了不影响脉冲信号的传输,阻抗变换电路必须拥有以下优点:输入电阻大,输出电阻小,输入偏置电流小,高频特性好等特点。在一般电路结构中,常采用共集电极电路(射随器)

来起阻抗变换的作用,因为该电路结构刚好具备了以上优点。本设计并没有采用晶体三极管和其它分立元件来设计阻抗衰减网络,因为采用分立元件设计的阻抗变换电路,有很多不合适的地方,比如占用较多设计空间,整体性能不够高,比如输入偏置电压、偏置电流,引入噪声等。如图4-17所示。

阻抗变换电路


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关键词: 时域 反射仪 硬件设计
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