4GHz带宽任意波形发生器调理通道模块设计
发布时间：2021-01-18 12:56
高带宽任意波形发生器在工业、军事等诸多领域中具有重要应用价值。任意波形发生器调理通道作为仪器输出端,决定仪器的模拟带宽、输出幅度以及波形纯度等多项指标。因此,对任意波形发生器调理通道的研究具有重要意义。为实现4GHz带宽任意波形发生器调理通道,本文主要做了以下工作:1.实现高波形纯度的输出信号。对调理通道模块的输入信号进行频谱特性分析,得到输出信号包含nfs?fo镜像频率分量的结论。针对镜像频率杂散,采用LTCC低通滤波器,设计前级滤波电路。针对调理通道中放大器等有源器件引入的谐波噪声,进行滤波网络分段,采用高带宽切换器件和不同截止频率的LTCC低通滤波器,设计了多级滤波电路。最终实现DC4GHz频带范围内最高-60dBc的无杂散动态范围指标。2.实现宽带信号幅度调理。对调理通道模块的输入信号进行幅度特性分析,得到单端输入电压范围为200mVpp936mVpp的结论。结合某型4GHz带宽任意波形发生器的幅度指标,进行了幅度区间划分设计。采用高带宽切换器件和不同衰减值的同系列固定衰减器,设计了多级衰减...
【文章来源】： 严进林 电子科技大学
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
差分信号对干扰噪声的抑制原理
第二章总体方案设计21设计简单。缺点在于，运算放大器将会引入谐波等噪声，对信号质量造成影响。同时这种方案也受到运算放大器器件本身的带宽和输出幅度等指标的限制而不能对本设计中频率高达4GHz、幅度达到2Vpp的波形信号加偏。第二种方案，通过控制OCMV引脚来控制全差分放大器的共模输出电压，功能框图如图2-8所示。OCMV引脚电压和输出电压间存在关系：()()2OUTOUTOCMVVV++=（2-10）这种方案的优势在于不添加任何外部电路，仅通过控制芯片管脚电压实现了直流偏移。缺点在于，OCMV共模输出电压控制引脚仅存在在于全差分放大器中，并且OCMV共模输出电压指标较低。例如具有代表性的高带宽全差分放大器ADL5569，共模输出电压范围为0.25V，不满足本设计0.5V的直流偏移指标。更为重要的是，引脚电压OCMV为零时，输出信号的谐波失真最低；引脚电压OCMV的绝对值越大，输出信号的谐波失真越大。因此这种方案不适用于对偏移电压范围和波形纯度有较高要求的设计。图2-8全差分放大器的共模输出电压第三种方案是将一个直流电平通过一个电阻加到主信号上，根据叠加原理可得到一个带有直流偏移量的主信号。这个方案的优点是构造简单，使用了对质量的影响很小无源器件电阻。但是这个方案的不足是电阻带来的分压会对主信号的幅度造成一个衰减，以及电阻并联将会对阻抗匹配带来不便，设计时需多加注意。针对低频信号而言，电阻并联所带来的阻抗失配的影响较高频时小，且对低频信号进行幅度衰减预补偿也比对高频更简单。所以在频率为1GHz及以下时采用电阻加偏法是比较合适的。第四种方案是采用集成无源器件直流偏置器件（biastee）。直流偏置器可以给一个射频信号加上一个直流偏置电压，其功能框图如图2-9所示。这
第二章总体方案设计23如图2-10所示。可以在Matlab中，通过编写程序反求20%幅度和80%幅度所对应的时间，从而得到该方波的上升/下降为158ps。图2-10方波及沿的波形（n=10时）频率不变，当公式中n为30，高次谐波分量保留到3GHz时，方波的上升/下降边沿更陡峭，与理想方波更为接近，如图2-11所示。此时上升/下降时间通过编程计算得到为52ps。图2-11方波及沿的波形（n=30时）通过以上两图看出，方波具有的谐波分量的阶次越高，其上升/下降时间越校可以通过仿真得到，对于重复频率为100MHz的方波，理论上，它的谐波分量保留到n为18时，上升/下降时间为88ps，已经小于90ps的项目指标。但是在实际工程实践中，考虑高频信号的衰减，方波的上升/下降沿与高阶谐波的关系为：0.40BWRT=（2-12）式中，BW表征方波最高谐波分量的频率（单位是GHz），RT表示幅度20%到80%的上升边（单位是ns）。根据公式计算，上升/下降时间为90ps的方波，其
本文编号：2984988
【文章来源】： 严进林 电子科技大学
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
差分信号对干扰噪声的抑制原理
第二章总体方案设计21设计简单。缺点在于，运算放大器将会引入谐波等噪声，对信号质量造成影响。同时这种方案也受到运算放大器器件本身的带宽和输出幅度等指标的限制而不能对本设计中频率高达4GHz、幅度达到2Vpp的波形信号加偏。第二种方案，通过控制OCMV引脚来控制全差分放大器的共模输出电压，功能框图如图2-8所示。OCMV引脚电压和输出电压间存在关系：()()2OUTOUTOCMVVV++=（2-10）这种方案的优势在于不添加任何外部电路，仅通过控制芯片管脚电压实现了直流偏移。缺点在于，OCMV共模输出电压控制引脚仅存在在于全差分放大器中，并且OCMV共模输出电压指标较低。例如具有代表性的高带宽全差分放大器ADL5569，共模输出电压范围为0.25V，不满足本设计0.5V的直流偏移指标。更为重要的是，引脚电压OCMV为零时，输出信号的谐波失真最低；引脚电压OCMV的绝对值越大，输出信号的谐波失真越大。因此这种方案不适用于对偏移电压范围和波形纯度有较高要求的设计。图2-8全差分放大器的共模输出电压第三种方案是将一个直流电平通过一个电阻加到主信号上，根据叠加原理可得到一个带有直流偏移量的主信号。这个方案的优点是构造简单，使用了对质量的影响很小无源器件电阻。但是这个方案的不足是电阻带来的分压会对主信号的幅度造成一个衰减，以及电阻并联将会对阻抗匹配带来不便，设计时需多加注意。针对低频信号而言，电阻并联所带来的阻抗失配的影响较高频时小，且对低频信号进行幅度衰减预补偿也比对高频更简单。所以在频率为1GHz及以下时采用电阻加偏法是比较合适的。第四种方案是采用集成无源器件直流偏置器件（biastee）。直流偏置器可以给一个射频信号加上一个直流偏置电压，其功能框图如图2-9所示。这
第二章总体方案设计23如图2-10所示。可以在Matlab中，通过编写程序反求20%幅度和80%幅度所对应的时间，从而得到该方波的上升/下降为158ps。图2-10方波及沿的波形（n=10时）频率不变，当公式中n为30，高次谐波分量保留到3GHz时，方波的上升/下降边沿更陡峭，与理想方波更为接近，如图2-11所示。此时上升/下降时间通过编程计算得到为52ps。图2-11方波及沿的波形（n=30时）通过以上两图看出，方波具有的谐波分量的阶次越高，其上升/下降时间越校可以通过仿真得到，对于重复频率为100MHz的方波，理论上，它的谐波分量保留到n为18时，上升/下降时间为88ps，已经小于90ps的项目指标。但是在实际工程实践中，考虑高频信号的衰减，方波的上升/下降沿与高阶谐波的关系为：0.40BWRT=（2-12）式中，BW表征方波最高谐波分量的频率（单位是GHz），RT表示幅度20%到80%的上升边（单位是ns）。根据公式计算，上升/下降时间为90ps的方波，其
本文编号：2984988
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2984988.html
