基于數控增益放大器的示波器調理通道設計

曹淑玉　白月勝　中國電子科技集團公司第四十一研究所　山東青島　266555

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基于數控增益放大器的示波器調理通道設計

曹淑玉白月勝中國電子科技集團公司第四十一研究所山東青島266555

【文章摘要】

信號調理通道是示波器設計最重要的環節之一。除帶寬指標外，信號調理通道設計還需滿足采集部分ADC的信號幅度要求。基于LMH6518，本文闡述了數控增益放大器在通道增益設計中的應用。

【關鍵詞】

0　引言

示波器廣泛用于雷達系統、系統自動測試等眾多領域。信號調理通道是示波器的關鍵組成部分，為滿足后端ADC的信號輸入幅度要求，必須具有增益調節的可編程能力。

1　示波器調理通道設計方案

本方案中，信號調理通道主要包括阻抗選擇、兩級無源衰減網絡、AC/DC耦合、直流偏置調節、阻抗變換、數控增益放大器等電路，原理如圖1所示。

其中，調理信號幅度的最重要環節是無源衰減網絡和數控增益放大器。本方案包括兩級衰減網絡，每級衰減倍數為10。

圖1　信號調理通道原理框圖

2　數控增益放大器

數控增益放大器LMH6518的工作原理為：信號首先經可選10/30dB（LG/HG） 前置放大;然后經過以步進為 2dB，對信號進行0 到-20dB衰減的步進衰減器（LA）;最后接8.86dB的固定增益放大器作為輸出。

LMH6518的控制數據由24位串行數據組成，前8位控制讀/寫數據，本方案只進行寫控制，將前8位數據置0。后16位數據D15-D0中，D8-D6為帶寬限制控制位，本方案選取650MHz帶寬，設置D8D7D6=101 ; D3-D0為LA控制位; D10為輔助輸出控制位，本方案用輔助輸出作為觸發信號，設置D10=0 ; D4為前置放大器控制位，0時選擇LG，1時選擇HG ;控制位D5、D9及D11-D14必須置0;D15不關心，這里也置0。

3　通道增益設計

信號接入調理通道，選擇合適的垂直靈敏度S后，如何確定衰減網絡的衰減倍數A、通道所需通道增益K、LMH6518前置放大（LG/ HG）和步進衰減值LA是整個通道增益的設計重點。本方案中，S設有1、2、5mV/ div，10、20、50mV/div，100、200、500mV/div及1、2、5V/div。選擇不同的S時，通常按表1配置衰減網絡。

表1　衰減網絡配置

下面以S=1mV/div為例，詳細闡述整個通道增益的配置過程：

（1）首先確定衰減網絡的衰減倍數A：

由表1知， 選取A=1合適;

式中，800mVPP是ADC的滿量程信號電壓，系數0.95表示5%的余量，系數8表示示波器垂直方向的8個刻度。計算得K=39.55dB ;

（3）確定LMH6518的增益G：

G定義為最接近信號所需通道增益的LMH6518增益，用下面的公式計算：

G = （38.86-2n） dB, n = 0, 1, 2, … , 20 （2）

K=39.55dB時，取G=38.86dB ;

（4）確定LMH6518前置放大及LA：

按下面的原則確定前置放大器是LG還是HG：當G18.8dB時，前置放大選HG，LA=38.86-G ;當G18.8dB時，前置放大選LG， LA=18.8-G ; G=38.86dB時，前置放大選HG，LA=0 ;

（5）LMH6518控制位：

S=1mV/div時，LMH6518的前置放大為HG，確定D4=1 ; LA為0，確定D3-D0=0000。綜上，LMH6518的24位控制位為0000 0000 0000 0001 0101 0000。

按上述計算流程，可得到不同垂直靈敏度下的衰減網絡衰減倍數、LMH6518的配置及控制位，進而得到整個通道增益的控制。

4　結束語

基于LMH6518，本文詳細闡述了數控增益放大器在通道增益設計中的應用，對示波器調理通道增益設計具有一定的指導和借鑒意義。

【參考文獻】

[1]LMH6518.Datasheet,900MHz Digitally Controlled,Variable Gain Amplifier.2008

[2]張濤.數字存儲示波器500MHz寬帶模擬通道設計:[碩士學位論文].成都:電子科技大學，2009

示波器；信號調理通道；數控增益放大器

中圖分類號：TM935

文獻標識碼：A

【作者簡介】

曹淑玉，1988年5月出生，男，畢業于西北工業大學，碩士，現為中國電子科技集團公司第四十一研究所助理工程師，研究方向為信號處理。