J電子設(shè)計ppt課件

1、Lab數(shù)字存儲式示波器設(shè)計數(shù)字存儲式示波器設(shè)計數(shù)字存儲示波器是數(shù)字存儲示波器是2020世紀(jì)年代初開展起來的一種新型世紀(jì)年代初開展起來的一種新型示波器。這種類型的示波器可以方便地實現(xiàn)對模擬信號波形進(jìn)示波器。這種類型的示波器可以方便地實現(xiàn)對模擬信號波形進(jìn)展長期存儲并能利用機(jī)內(nèi)微處置器系統(tǒng)對存儲的信號做進(jìn)一步展長期存儲并能利用機(jī)內(nèi)微處置器系統(tǒng)對存儲的信號做進(jìn)一步的處置，例如對被測波形的頻率、幅值、前后沿時間、平均值的處置，例如對被測波形的頻率、幅值、前后沿時間、平均值等參數(shù)的自動丈量以及多種復(fù)雜的處置。數(shù)字存儲示波器的出等參數(shù)的自動丈量以及多種復(fù)雜的處置。數(shù)字存儲示波器的出現(xiàn)使傳統(tǒng)示波器的功能發(fā)生了

2、艱苦變革?，F(xiàn)使傳統(tǒng)示波器的功能發(fā)生了艱苦變革。 Lab典型的數(shù)字存儲示波器原理框圖如下圖典型的數(shù)字存儲示波器原理框圖如下圖 數(shù)字存儲示波器的組成原理數(shù)字存儲示波器的組成原理Lab1.2 數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)目的數(shù)字存儲示波器的主要技術(shù)目的 (1) 數(shù)字存儲示波器在存儲任務(wù)階段，對快速信號采用較高的速率進(jìn)展取樣與存儲，對慢速信號采用較低速率進(jìn)展取樣與存儲，但在顯示任務(wù)階段，其讀出速度采取了一個固定的速率，不受取樣速率的限制，因此可以獲得明晰而穩(wěn)定的波形。可以無閃爍地察看頻率很低的信號，這是模擬示波器無能為力的。對于觀測頻率很高的信號來說，模擬示波器必需選擇帶寬很高的陰極射線示波管，這就使造價

3、上升，并且顯示精度和穩(wěn)定性都較低。而數(shù)字存儲示波器采用了一個固定的相對較低的速率顯示，從而可以運用低帶寬、高分辨率、高可靠性而低造價的光柵掃描式示波管，這就從根本上處理了上述問題。假設(shè)采用彩色顯示,還可以很好地分辨各種信息. 數(shù)字存儲示波器與模擬示波器相比較有下述幾個特點。數(shù)字存儲示波器與模擬示波器相比較有下述幾個特點。 Lab(3) 具有先進(jìn)的觸發(fā)功能。數(shù)字存儲示波器不僅能顯示觸發(fā)后的信號，而且能顯示觸發(fā)前的信號，并且可以恣意選擇超前或滯后的時間，這對資料強(qiáng)度、地震研討、生物機(jī)能實驗提供了有利的工具。除此之外，數(shù)字存儲示波器還可以向用戶提供邊緣觸發(fā)、組合觸發(fā)、形狀觸發(fā)、延遲觸發(fā)等多種方式，來

4、實現(xiàn)多種觸發(fā)功能，方便、準(zhǔn)確地對電信號進(jìn)展分析。 (4) 丈量精度高。模擬示波器程度精度由鋸齒波的線性度決議，故很難實現(xiàn)較高的時間精度，普通限制在3%5%。而數(shù)字存儲示波器由于運用晶振作高穩(wěn)定時鐘，有很高的測時精度。采用多位A/D轉(zhuǎn)換器也使幅度丈量精度大大提高。尤其是可以自動丈量直接讀數(shù)，有效地抑制示波管對丈量精度的影響，使大多數(shù)的數(shù)字存儲示波器的丈量精度優(yōu)于1%。 (2) 數(shù)字存儲示波器能長時間地保管信號。這種特性對察看單次出現(xiàn)的瞬變信號尤為有利。有些信號，如單次沖擊波、放電景象等都是在短暫的一瞬間產(chǎn)生，在示波器的屏幕上一閃而過，很難察看。數(shù)字存儲示波器問世以前，屏幕照相是“存儲波形采取的主

5、要方法。數(shù)字存儲示波器把波形以數(shù)字方式存儲起來，因此操作方便，且其存儲時間在實際上可以是無限長的。 Lab(6) 具有數(shù)字信號的輸入/輸出功能， 所以可以很方便地將存儲的數(shù)據(jù)送到計算機(jī)或其他外部設(shè)備,進(jìn)展更復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算或分析處置。同時還可以經(jīng)過GPIB 接口與計算機(jī)一同構(gòu)成強(qiáng)有力的自動測試系統(tǒng)。 (5) 具有很強(qiáng)的處置才干，這是由于數(shù)字存儲示波器內(nèi)含微處置器， 因此能自動實現(xiàn)多種波形參數(shù)的丈量與顯示，例如上升時間、下降時間、脈寬、頻率、峰峰值等參數(shù)的丈量與顯示。能對波形實現(xiàn)多種復(fù)雜的處置，例如取平均值、取上下限值、頻譜分析以及對兩波形進(jìn)展加、減、乘等運算處置。同時還能使儀器具有許多自動操作功

6、能，例如自檢與自校等功能，使儀器運用很方便。數(shù)字存儲示波器也有它的局限性，例如，由于受數(shù)字存儲示波器也有它的局限性，例如，由于受 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器最大轉(zhuǎn)換速率等要素的影響，數(shù)字存儲示波器目前還不能用器最大轉(zhuǎn)換速率等要素的影響，數(shù)字存儲示波器目前還不能用于觀測頻率較高的信號。于觀測頻率較高的信號。 Lab3 數(shù)字存儲示波器的設(shè)計數(shù)字存儲示波器的設(shè)計 3.1 簡易數(shù)字存儲示波器的設(shè)計簡易數(shù)字存儲示波器的設(shè)計 設(shè)計并制造一臺用普通示波器顯示被測波形的簡易數(shù)字存儲示設(shè)計并制造一臺用普通示波器顯示被測波形的簡易數(shù)字存儲示波器，表示圖如下：波器，表示圖如下： 思索到電子競賽的特點，將示波器被測信號的最高頻

7、率分量存儲帶寬限思索到電子競賽的特點，將示波器被測信號的最高頻率分量存儲帶寬限定在定在50kHz，其顯示部分用模擬示波器，其顯示部分用模擬示波器XY任務(wù)方式來替代。任務(wù)方式來替代。Lab 8.3.1 簡易數(shù)字存儲示波器的設(shè)計簡易數(shù)字存儲示波器的設(shè)計 一、技術(shù)目的分析及總體方案的制定一、技術(shù)目的分析及總體方案的制定 設(shè)計要求存儲示波器具有單次觸發(fā)功能，能對單次出現(xiàn)的信號進(jìn)展丈量，非實時的等效時間取樣方式無能為力；另一方面，此題要求A/D轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換速率僅為2MHz，因此，本設(shè)計選用實時取樣方式。 1. 1. 取樣方式的選擇取樣方式的選擇此題要求示波器垂直分辨率為32級/div，而顯示屏的垂直

8、刻度為8div，因此要求A/D轉(zhuǎn)換器能分辨328256級，應(yīng)選擇8位A/D轉(zhuǎn)換器。此題要求示波器的最快掃描速度為20s/div，程度分辨率為20點/div，因此A/D轉(zhuǎn)換器的最高轉(zhuǎn)換速率應(yīng)為1MHz。假設(shè)思索雙蹤輸入情況，A/D轉(zhuǎn)換器最高轉(zhuǎn)換速率應(yīng)選擇在2MHz以上。根據(jù)上述分析，A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)選擇最高轉(zhuǎn)換速率為2MHz以上的8位A/D轉(zhuǎn)換器，例如CA 3308、TLC 5510等。 2. A/D2. A/D轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇Lab 8.3.1 簡易數(shù)字存儲示波器的設(shè)計簡易數(shù)字存儲示波器的設(shè)計 一、技術(shù)目的分析及總體方案的制定一、技術(shù)目的分析及總體方案的制定 此題要求程度分辨率為20點/

9、div，而顯示屏程度刻度為10div，因此滿屏掃描顯示需2010200點。思索雙蹤示波功能，存儲深度應(yīng)添加到400點，假設(shè)再思索程度挪動擴(kuò)展顯示功能的需求，可思索選擇容量為1KB以上的存儲器。數(shù)字存儲示波器任務(wù)的一個重要特點是要求數(shù)據(jù)的寫入與讀出能同時進(jìn)展，這就存在一個共享RAM的問題。可以思索采用如下兩種方案：(1) 采用普通的RAM并設(shè)計相應(yīng)的外圍控制電路，使數(shù)據(jù)的寫入與讀出分時運用同一套總線。(2)采器具有兩套總線的雙口RAM器件。根據(jù)上述分析，本設(shè)計的存儲器擬選擇雙口RAM器件，例如選擇容量為2KB的雙口RAM器件IDT 7132。 3. 3. 存儲器的選擇存儲器的選擇Lab由于存儲示

10、波器普通采樣速率較高(此題要求最高采樣速率不小于2MHz)，控制的實時性較強(qiáng)，并且采集與存儲要求堅持嚴(yán)厲的同步，因此采用普通單片機(jī)直接控制很難勝任。本設(shè)計采用了 “CPLD單片機(jī)的兩層控制方案，底層控制由CPLD或普通IC為中心的高速邏輯控制電路，實現(xiàn)對系統(tǒng)實時控制和高速的數(shù)據(jù)采集、存儲與傳輸；頂層由單片機(jī)實現(xiàn)人機(jī)交互、數(shù)據(jù)處置等項任務(wù)。這種控制方案使單片機(jī)和高速邏輯器件揚(yáng)長避短地有效地結(jié)合在一同。4. 4. 控制方案確實定控制方案確實定 Lab二、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計二、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計輸入電路主要作用是將輸入信號的幅度調(diào)整到A/D轉(zhuǎn)換器允許的電壓范圍內(nèi)。標(biāo)題要求垂直靈敏度擋位范圍在0.

11、01V/div1V/div之間，示波器顯示屏的垂直刻度為8div，那么對應(yīng)被測信號電壓幅度的范圍應(yīng)在0.08V8V之間。假設(shè)選擇的A/D轉(zhuǎn)換器最大輸入電壓幅度為2V，那么計算得到對應(yīng)的輸入電路的衰減放大系數(shù)的范圍應(yīng)為0.2525。假設(shè)思索Autoscale功能的要求，那么應(yīng)按125分配原那么設(shè)置7擋垂直靈敏度的量程覆蓋標(biāo)題要求的3擋量程。不同垂直靈敏度V/div擋與對應(yīng)的衰減放大系數(shù)的關(guān)系如表所示。 1. 1. 輸入電路的分析與設(shè)計輸入電路的分析與設(shè)計很顯然，輸入電路應(yīng)是一個寬帶的數(shù)控衰減放大電路。根據(jù)表8-7提供的數(shù)據(jù)，輸入電路可以由二擋量程的程控衰減器(1、0.1)和四擋量程的程控放大器(

12、2.5、5、12.5、25)組合而成，或者采器具有7擋量程的程控衰減器和放大倍數(shù)固定為25的放大器組成等方案。 垂直靈敏度(V/div) 10mV 20mV 50mV 0.1V 0.2V 0.5V 1V 衰減放大系數(shù) 25 12.5 5 2.5 1.25 0.5 0. 25Lab二、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計二、關(guān)鍵電路的分析與設(shè)計1. 1. 輸入電路的分析與設(shè)計輸入電路的分析與設(shè)計 此題要求儀器輸入帶寬不小于50kHz，選用集成運放LF356(GBW為5MHz)；實踐輸入電路設(shè)計還要思索雙蹤輸入，單雙蹤控制由多路選擇器IC6完成，當(dāng)P1.1為高電平常，儀器為雙蹤示波功能；主放大器IC3是根據(jù)表8-

13、7設(shè)計的具有七擋量程的程控放大器，經(jīng)過控制模擬選擇開關(guān)IC7實現(xiàn)垂直靈敏度的選擇；IC4組成電平移位電路，以使輸入信號的電平移位到A/D轉(zhuǎn)換器所要求的02V范圍內(nèi)。 Lab2. 2. 采樣與存儲控制電路的設(shè)計采樣與存儲控制電路的設(shè)計存儲示波器的采樣與存儲控制電路普通由時鐘、t/div控制器、寫地址計數(shù)器、RAM讀/寫控制等組成，圖822給出了能滿足本設(shè)計要求的采樣與存儲控制電路原理簡要框圖。 輸入信號經(jīng)輸入電路分送至A/D轉(zhuǎn)換器與觸發(fā)電路?？刂齐娐芬坏┙拥絹碜杂|發(fā)電路的觸發(fā)信號，就啟動一次數(shù)據(jù)采集及RAM寫入過程：一方面，“t/div控制器產(chǎn)生一個對應(yīng)控制轉(zhuǎn)換速率的采集信號，使A/D轉(zhuǎn)換器按設(shè)

14、定的轉(zhuǎn)換速率對輸入信號進(jìn)展采集；另一方面，使寫地址計數(shù)器按順序遞增，以選通RAM中對應(yīng)的存儲單元。為了保證下一個數(shù)據(jù)能可靠寫入到對應(yīng)的存儲單元中，應(yīng)安排在時鐘的上升沿將數(shù)據(jù)寫入到存儲器，在其下降沿將地址計數(shù)器加1。一旦200個存儲單元寫滿，就完成了一個寫入循環(huán)。 Lab2. 2. 采樣與存儲控制電路的設(shè)計采樣與存儲控制電路的設(shè)計t /div 控制器用于控制 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率和對應(yīng)的存儲器的寫入地址，它是采集與存儲控制電路的中心。t /div 控制器實踐上是一個時基分頻器，標(biāo)題要求掃描速度范圍在0.2s/div20s/div之間，程度分辨率為20點/div，那么根據(jù)式(8.1)進(jìn)展推算，

15、得A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率的范圍在100Hz1MHz之間。假設(shè)思索Autoscale功能的要求，應(yīng)按1-2-5分配原那么設(shè)置13擋掃描速度量程。經(jīng)計算得到不同 t/div 擋與對應(yīng)轉(zhuǎn)換速率的關(guān)系如表所示。Lab3. 3. 波形顯示電路的設(shè)計波形顯示電路的設(shè)計 波形顯示控制電路普通由時鐘、讀地址計數(shù)器、RAM讀控制等部分組成，用以控制雙口RAM的一組地址和控制總線。波形顯示控制電路和采集與存儲控制電路在邏輯關(guān)系上是可以分別的，但在設(shè)計中兩者可以設(shè)計在同一可編程邏輯器件中。 數(shù)字存儲示波器區(qū)別于模擬示波器的一個重要方面是，波形的顯示與波形的采集和存儲在管理上是分別的，即不論數(shù)據(jù)以何種速度寫入到存儲器中

16、，存儲器中存儲的數(shù)據(jù)均以固定的速度讀出，因此可以得到明晰而穩(wěn)定的波形。這樣我們就可以無閃爍地察看極慢信號，同時也可以穩(wěn)定地顯示很高頻率的信號。這是模擬示波器所不能及的。Lab3. 3. 波形顯示電路的設(shè)計波形顯示電路的設(shè)計 簡易數(shù)字存儲示波器的控制電路如下圖。圖中，讀地址計數(shù)器一方面提供延續(xù)的RAM讀地址，依次將存儲器中的波形數(shù)據(jù)送至D/A轉(zhuǎn)換器恢復(fù)為模擬信號() ，然后送至示波器CRT的Y軸；另一方面，提供的地址信號也同時經(jīng)另一D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成鋸齒階梯波送至CRT的X軸做同步的掃描信號() 。很顯然，由于()和() 信號都來源于同一地址發(fā)生器，因此在顯示屏上構(gòu)成的波形非常穩(wěn)定。Lab 三、三

17、、 軟件系統(tǒng)的設(shè)計軟件系統(tǒng)的設(shè)計 在數(shù)字存儲示波器軟件的作用除表如今底層控制和人機(jī)界面的控制外，更重要的是表達(dá)在數(shù)據(jù)處置方面。這是由于被測信號已按預(yù)定的速率取樣、量化并存儲在儀器中，因此經(jīng)過軟件可以很自若地對這些數(shù)據(jù)進(jìn)展各種處置，從而擴(kuò)展出許多儀器功能。例如基于幅度和頻率丈量算法的自動測試功能基于幅度和頻率丈量算法的自動測試功能：基于幅度和頻率丈量算法的自動測試功能： 這類算法的主要思想是：經(jīng)過查找存儲在RAM中波形數(shù)據(jù)的最大值、最小值以及過零值等特征數(shù)據(jù)，按照定義計算出信號的頻率、周期、峰峰值、有效值等波形參數(shù)。這里特別要闡明Autoscale功能，由于儀器已具備測頻和測幅的功能，所以儀器就

18、能根據(jù)曾經(jīng)測得的信號頻率和幅度，計算并設(shè)置好最合理的垂直靈敏度及掃描速度量程，使信號波形能自動地以適當(dāng)?shù)姆群椭芷跀?shù)穩(wěn)定地顯示在示波器的屏幕上。該功能實踐上是一個二維的自動量程轉(zhuǎn)換功能。 Lab3.2 等效時間取樣方式數(shù)字示波器的設(shè)計等效時間取樣方式數(shù)字示波器的設(shè)計 本節(jié)擬經(jīng)過對探地雷達(dá)回波信號數(shù)據(jù)采集、存儲及回波顯示系統(tǒng)的分析，討論基于等效時間取樣方式的數(shù)字存儲示波器的設(shè)計方法。探地雷達(dá)的回波信號有兩個特點：一是回波信號的最高頻率分量高達(dá)GHz量級，這就對A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速率提出了很高的要求；二是信號幅度變化的動態(tài)范圍很大，要求采用1416位A/D轉(zhuǎn)換器。很顯然，假設(shè)采用實時取樣方式，這種高

19、轉(zhuǎn)換速率、高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，無論從技術(shù)條件還是從價錢上都是困難的。所幸的是，探地雷達(dá)回波信號在一定的時間內(nèi)(ms級)，可以以為是反復(fù)出現(xiàn)的周期信號。因此，該系統(tǒng)采用等效時間取樣方案是非常適宜的。 Lab擬定的探地擬定的探地雷達(dá)回波信號數(shù)雷達(dá)回波信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原據(jù)采集系統(tǒng)的原理框圖如圖示。理框圖如圖示。系統(tǒng)采用了系統(tǒng)采用了“CPLDCPLD單片機(jī)單片機(jī)PCPC機(jī)三層控制機(jī)三層控制方案。方案。 底層控制由以CPLD為中心的高速控制邏輯電路構(gòu)成，直接控制高速數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸?shù)倪^程；中層控制由單片機(jī)組成，一方面接納并執(zhí)行由PC機(jī)發(fā)送的控制命令，實施對底層控制器的控制，同時將數(shù)據(jù)從存儲器中

20、讀出并迅速上傳至PC機(jī)；上層控制由便攜式PC機(jī)完成，一方面為用戶提供一個操作窗口，完成對儀器功能和參數(shù)的設(shè)置，向單片機(jī)發(fā)送相關(guān)的控制命令；另一方面，實時接納單片機(jī)上傳的回波信號數(shù)據(jù)，并進(jìn)展有關(guān)數(shù)據(jù)處置及顯示波形。 Lab系統(tǒng)的時基電路按照PC機(jī)的設(shè)置，產(chǎn)生具有特定頻率的觸發(fā)脈沖信號，該信號一路送至發(fā)射天線安裝，以產(chǎn)生用于向地下發(fā)射的ns級寬度的窄脈沖電磁波信號；電磁波在地下不同介質(zhì)的界面上會產(chǎn)生反射而構(gòu)成一系列回波信號，這些回波信號由接納天線接納后經(jīng)過低噪放大，送往取樣門電路；時基電路送出的觸發(fā)脈沖信號也同時送給步進(jìn)脈沖系統(tǒng)，以產(chǎn)生步進(jìn)脈沖信號，步進(jìn)脈沖信號經(jīng)取樣脈沖發(fā)生器整構(gòu)成取樣脈沖，送往

21、取樣門電路對回波信號進(jìn)展取樣；取樣后的回波信號經(jīng)堅持放大電路處置，就變成了拉寬的低頻信號，然后再將該信號進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換，并經(jīng)FIFO存儲器的緩沖，傳輸?shù)絇C機(jī)進(jìn)展后處置及顯示；為保證存儲數(shù)據(jù)向PC機(jī)傳輸?shù)乃俣?，單片機(jī)與PC機(jī)接口采用USB總線。系統(tǒng)的任務(wù)流程如下系統(tǒng)的任務(wù)流程如下本節(jié)偏重分析步進(jìn)系統(tǒng)及步進(jìn)控制電路，取樣電路，數(shù)據(jù)采集、本節(jié)偏重分析步進(jìn)系統(tǒng)及步進(jìn)控制電路，取樣電路，數(shù)據(jù)采集、存儲及高速傳輸電路三部分的原理。存儲及高速傳輸電路三部分的原理。Lab 一、步進(jìn)脈沖系統(tǒng)及步進(jìn)控制電路一、步進(jìn)脈沖系統(tǒng)及步進(jìn)控制電路 功能：產(chǎn)生驅(qū)動取樣門電路取樣的取樣脈沖信號和啟動功能：產(chǎn)生驅(qū)動取樣門電路取

22、樣的取樣脈沖信號和啟動A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的步進(jìn)脈沖信號。本例設(shè)計的系統(tǒng)產(chǎn)生的步進(jìn)脈沖的最小步進(jìn)時換的步進(jìn)脈沖信號。本例設(shè)計的系統(tǒng)產(chǎn)生的步進(jìn)脈沖的最小步進(jìn)時間到達(dá)間到達(dá)0.1ns。 步進(jìn)脈沖系統(tǒng)由斜波發(fā)生器、比較器及輔助電路等部分組成，原理見8.2.2節(jié)的引見 。本例設(shè)計的系統(tǒng)采用了美國數(shù)字可編程延時發(fā)生器AD 9500芯片，不僅集成了斜波發(fā)生器、比較器等電路，而且還內(nèi)置了D/A轉(zhuǎn)換器及鎖存器。運用時只需求提供外部觸發(fā)信號以及控制步進(jìn)延時的數(shù)據(jù)，就能產(chǎn)生最小步進(jìn)延時達(dá)10ps的步進(jìn)脈沖信號。假設(shè)運用可編程邏輯器件實現(xiàn)對AD 9500的控制，那么整個步進(jìn)系統(tǒng)的電路將會大幅度簡化，使系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步加強(qiáng)

23、。 LabAD 9500是是8位數(shù)字可編程延時發(fā)生器，其功能方框圖內(nèi)部定時圖如下圖。位數(shù)字可編程延時發(fā)生器，其功能方框圖內(nèi)部定時圖如下圖。 AD 9500的中心部件線性斜波發(fā)生器由差分模擬輸入級、定時控制電路、基準(zhǔn)電流、外接電容CEXT和外接電阻RSET等組成。從觸發(fā)到比較器翻轉(zhuǎn)之間的這段時間間隔就是AD 9500的總延時 t，其值由斜波的斜率和加在內(nèi)置DAC輸入端D7D0的數(shù)據(jù) 兩個要素決議。Lab以以AD 9500為中心的步進(jìn)系統(tǒng)及控制電路原理圖為中心的步進(jìn)系統(tǒng)及控制電路原理圖 Lab二、取樣電路的設(shè)計二、取樣電路的設(shè)計 取樣電路由低噪放大器、取樣門電路、取樣脈沖發(fā)生器、堅持放大器組成。取

24、樣電路由低噪放大器、取樣門電路、取樣脈沖發(fā)生器、堅持放大器組成。本節(jié)偏重討論取樣門電路和取樣脈沖發(fā)生器電路。本節(jié)偏重討論取樣門電路和取樣脈沖發(fā)生器電路。 取樣門的種類很多，有單管門、平衡門、雙管門、行波門等。單管門是最簡單的取樣門電路，圖中二極管VD為取樣開關(guān)，Cs為取樣電容，E和R1組成取樣門的偏置電路，取樣脈沖經(jīng)R0加至取樣門。 1. 取樣門電路取樣門電路單管取樣門電路原理圖單管取樣門電路原理圖 平常取樣二極管處于截止形狀；當(dāng)取樣脈沖到來時，取樣二極管導(dǎo)通，輸入信號在極短時間內(nèi)向取樣電容Cs充電，從而獲得樣品輸出。單管取樣門電路簡單，元器件少。但是，由于電路中信號源與取樣脈沖直接耦合，會產(chǎn)

25、生干擾；另外，由于取樣門開啟時被測信號和取樣脈沖同時向取樣電容充電，取樣脈沖幅度的不穩(wěn)定會使取樣門輸出信噪比降低。 Lab1. 取樣門電路取樣門電路由于單管取樣門電路存在上述缺陷，本系統(tǒng)采用了四管平衡取樣門電路。四管平衡取樣門電路又稱橋式取樣門，圖中，取樣二極管VD1VD4組成橋式門的四臂，Ep，-Ep為二極管的反向偏壓。取樣脈沖分別由橋的對角線兩端參與，橋的另一組對角線端分別做取樣門的輸入、輸出端。R1是輸入端匹配電阻，Cs為取樣電容，T為平衡脈沖變壓器。 根據(jù)平衡橋原理，加在VD1VD4橋?qū)蔷€2, 4兩端的取樣脈沖不會在1, 3兩端輸出，即取樣脈沖對被測信號源沒有構(gòu)成干擾，提高了系統(tǒng)的信噪比。當(dāng)兩個方向相反、大小一樣的取樣脈沖電流流過磁環(huán)繞組時，產(chǎn)生的磁通會相互抵消，可抑制兩個脈沖的不對稱。對被測信號來說，磁環(huán)的兩個繞組是同相的，信號電流流過磁環(huán)繞組時產(chǎn)生的磁通相互疊加，磁環(huán)對信號呈現(xiàn)高