多功能仪器模拟前端电路设计

发布时间：2017-10-31 12:31

  本文关键词：多功能仪器模拟前端电路设计

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【摘要】：当今电子设备在智能化以及多样化方向不断开拓,伴随着电子设备要实现的功能也是日新月异。相应的这也会导致电子设备系统更加复杂化。因此,为了让测试系统的检测性能能够应对当前电子行业的发展速度,开发出一种新理念的自动测试系统更加紧迫。为此,多功能合成仪器的概念就应运而生。多功能合成仪器是一种模块化的基于基本硬件与软件组件的测试系统,其核心思想在于通过实现一种通用化的硬件模块结构,再利用软件组件的可重复配置性达到多种测试功能的要求。如此,便比传统单功能仪器显得更加灵活。本课题所研究的多功能合成仪器目前包括三种仪器。整个仪器搭建的是以Power PC体系架构作为中央处理器的嵌入式系统平台,并且采用基于PCI Express总线体系为传输协议的自动化测试系统。本文的研究工作是对多功能合成仪器的模拟通道部分进行设计,其中主要包括了三种仪器模拟通道的调理过程,分别为:数字示波器模拟前端对待测信号的调理过程;信号发生器对生成的激励信号进行调理的过程;数据采集卡前端对交流信号的调理过程。通过前端模拟电路的处理使示波器及数据采集卡模拟通道的输出信号能够满足后级数字电路的要求,同时让信号发生器的输出更加接近用户需求的激励信号。本文的设计内容主要包括了:1)前端模拟电路对信号的调理部分。主要实现了对信号的衰减、增益放大、阻抗变换、不同频率信号滤波等过程。2)触发电路设计部分,主要实现了对触发信号的调理、对触发源信号的选择以及最后生成边沿触发信号的过程。3)控制信号电路部分,涉及了系统内逻辑状态控制和偏置电平调节两个方面。保证了系统的工作时序。4)电源设计部分,主要完成了对各处芯片不同供电电源的要求。实现了对系统的超低噪声电源供给。5)信号完整性分析,列出了对信号完整性的影响。同时实现了对电路板以及一些重要芯片的布局布线的规划。
【关键词】：合成仪器 模拟前端 信号调理
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN702
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 合成仪器概况及发展趋势11-13
• 1.3 本课题研究内容以及技术指标13
• 1.4 论文组织结构13-15
• 第二章 合成仪器总体设计方案15-20
• 2.1 合成仪器模拟通道设计16-18
• 2.1.1 数字存储示波器模拟通道电路设计16-17
• 2.1.2 任意波形发生器模拟通道电路设计17
• 2.1.3 数据采集卡模拟通道电路设计17-18
• 2.1.4 合成仪器控制部分模块18
• 2.2 合成仪器电源模块18-19
• 2.3 信号完整性设计及分析19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 合成仪器模拟通道电路设计20-61
• 3.1 数字示波器模拟通道电路设计20-46
• 3.1.1 直通/无源衰减电路21-24
• 3.1.2 阻抗变换电路24-29
• 3.1.3 数字步进衰减器29-33
• 3.1.4 运算放大器电路设计33-38
• 3.1.4.1 单端转差分输出电路设计33-36
• 3.1.4.2 全差分电路36-38
• 3.1.5 触发通道设计38-41
• 3.1.5.1 外触发信号调理电路设计39-40
• 3.1.5.2 触发信号通道选择电路40-41
• 3.1.6 高速比较电路设计41-46
• 3.2 任意波形发生器模拟通道电路设计46-52
• 3.2.1 差分转单端电路47-48
• 3.2.2 滤波器组设计48-51
• 3.2.3 衰减电路设计51
• 3.2.4 带偏置的放大电路设计51-52
• 3.3 数据采集模拟通道电路设计52-54
• 3.3.1 通道选择电路设计52-53
• 3.3.2 衰减电路设计53
• 3.3.3 固定增益电路设计53-54
• 3.3.4 变压器电路设计54
• 3.4 各模块控制信号电路设计54-60
• 3.4.1 状态控制电路设计55-56
• 3.4.2 电平调节电路设计56-60
• 3.5 本章小结60-61
• 第四章 电源部分设计61-68
• 4.1 电源设计思路61
• 4.2 正负电源转换设计61-63
• 4.3 线性稳压器设计63-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 信号完整性设计及布局68-72
• 5.1 信号完整性概论68-69
• 5.2 电路及元件抗干扰设计69-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 电路调试与验证72-80
• 6.1 电路断电调试72
• 6.2 电路上电调试72-73
• 6.3 模拟通道调试73-79
• 6.3.1 数据采集模拟通道调试结果及分析73-74
• 6.3.2 任意波形发生器通道调试结果及分析74-76
• 6.3.3 示波器通道调试结果及分析76-79
• 6.4 本章小结79-80
• 第七章 总结与展望80-82
• 7.1 工作总结80
• 7.2 工作展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-85

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本文编号：1122404