时域反射仪的硬件设计与实现----关键电路设计(二）

3.2.2可变增益放大电路

可变增益放大电路的作用，一般是将信号在垂直方向上做放大处理，采用1-2-5步进的方式进行放大，这是因为在示波器模式测量中常会遇到不同幅度的信号，而比较小的信号就可以通过增益放大电路来调节，将信号放大到屏幕适当范围以内。此外可变增益放大电路也为模拟通道的零偏校准提供了有效的硬件支持。

在时域脉冲测量模式下，由于发射脉冲信号的幅度是固定值，所以就必须通过可变增益放大电路来进行调节。因为时域脉冲测量法进行电缆测试的时候，最主要的观察对象是从电缆故障点反射回来的脉冲信号，而反射回来的脉冲信号并不是一个幅值固定不变的脉冲，它受被测电缆很多因素的影响，如长度、电缆质t、电缆老化程度，使用环境等等，所以反射回的脉冲信号的幅度有大有小。为了观察和测t的需要，就必须将脉冲信号做垂直放大处理。图4-18为可变增益放大电路。

为了实现可变增益放大，在这里选用了带宽(-3dB)为280MHz的压控可变增益放大器(VGA)AD8337，其动态范围从OdB~24dB，当G用对数形式表示时，随控制电压呈线性变化，电压在-0.6V~+0.6V范围之间变化。当Vgain=-0.6v时，增益为0dB，即脉冲信号没有被放大;当vgain=0.6V时，增益为24dB，即信号幅度被放大了15.8倍(24dB)。

Vgain的电压控制是通过一个10位的DAC来提供，其输出电压范围为0V-2V，步进电压为2mV，因为电压在0V以上，所以不能通过该电压进行直接控制。为产生相对于地电压的负电压，设计中将DAC的输出电压做了一次电平移位，通过一个减法电路，用0V-2V控制电压去减去1V的参考电压，则通过运算后，增益控制电压变成了-1V到+1V，正好包含了压控增益放大器所需的控制电压。电路中的电容C，用来消除增益控制引脚上的噪声信号，使控制信号保持稳定。

3.2.3差分变换和垂直位移

电路经过可变增益放大器以后，脉冲信号的幅度基本满足了模数转换器所要求的信号幅度输入范围，但由于该运放的输入和输出都是单端形式，而模数转换器要求的是差分输入方式，因此信号经过增益放大以后还需要一级差分变换电路。

差分信号也是一种信号的表现形式，它用一对并行传输线来传输数据，这两个信号线上的电压幅度完全相同(当共模电压为零时，幅度为原信号幅度的二分之一)，相位相反，当用与原信号相位相同的信号减去另一个信号时，相减的结果即为原信号，因此这种利用两信号差来表示原信号的方式称为差分信号。如果在传输过程当中有噪声信号加到了差分信号上，在接收端上，噪声被相互抵消，因此差分信号因具有较高的抗干扰特性，因而被广泛应用到高速信号传输领域。

单端信号转差分信号的实现，通过常规的差分运放就可以实现，如图4-19所示差分变换电路结构。