曹淑玉　白月胜　中国电子科技集团公司第四十一研究所　山东青岛　266555



基于数控增益放大器的示波器调理通道设计

曹淑玉白月胜中国电子科技集团公司第四十一研究所山东青岛266555

【文章摘要】

信号调理通道是示波器设计最重要的环节之一。除带宽指标外，信号调理通道设计还需满足采集部分ADC的信号幅度要求。基于LMH6518，本文阐述了数控增益放大器在通道增益设计中的应用。

【关键词】

0　引言

示波器广泛用于雷达系统、系统自动测试等众多领域。信号调理通道是示波器的关键组成部分，为满足后端ADC的信号输入幅度要求，必须具有增益调节的可编程能力。

1　示波器调理通道设计方案

本方案中，信号调理通道主要包括阻抗选择、两级无源衰减网络、AC/DC耦合、直流偏置调节、阻抗变换、数控增益放大器等电路，原理如图1所示。

其中，调理信号幅度的最重要环节是无源衰减网络和数控增益放大器。本方案包括两级衰减网络，每级衰减倍数为10。

图1　信号调理通道原理框图

2　数控增益放大器

数控增益放大器LMH6518的工作原理为：信号首先经可选10/30dB（LG/HG） 前置放大;然后经过以步进为 2dB，对信号进行0 到-20dB衰减的步进衰减器（LA）;最后接8.86dB的固定增益放大器作为输出。

LMH6518的控制数据由24位串行数据组成，前8位控制读/写数据，本方案只进行写控制，将前8位数据置0。后16位数据D15-D0中，D8-D6为带宽限制控制位，本方案选取650MHz带宽，设置D8D7D6=101 ; D3-D0为LA控制位; D10为辅助输出控制位，本方案用辅助输出作为触发信号，设置D10=0 ; D4为前置放大器控制位，0时选择LG，1时选择HG ;控制位D5、D9及D11-D14必须置0;D15不关心，这里也置0。

3　通道增益设计

信号接入调理通道，选择合适的垂直灵敏度S后，如何确定衰减网络的衰减倍数A、通道所需通道增益K、LMH6518前置放大（LG/ HG）和步进衰减值LA是整个通道增益的设计重点。本方案中，S设有1、2、5mV/ div，10、20、50mV/div，100、200、500mV/div及1、2、5V/div。选择不同的S时，通常按表1配置衰减网络。

表1　衰减网络配置

下面以S=1mV/div为例，详细阐述整个通道增益的配置过程：

（1）首先确定衰减网络的衰减倍数A：

由表1知， 选取A=1合适;

式中，800mVPP是ADC的满量程信号电压，系数0.95表示5%的余量，系数8表示示波器垂直方向的8个刻度。计算得K=39.55dB ;

（3）确定LMH6518的增益G：

G定义为最接近信号所需通道增益的LMH6518增益，用下面的公式计算：

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

K=39.55dB时，取G=38.86dB ;

（4）确定LMH6518前置放大及LA：

按下面的原则确定前置放大器是LG还是HG：当G18.8dB时，前置放大选HG，LA=38.86-G ;当G18.8dB时，前置放大选LG， LA=18.8-G ; G=38.86dB时，前置放大选HG，LA=0 ;

（5）LMH6518控制位：

S=1mV/div时，LMH6518的前置放大为HG，确定D4=1 ; LA为0，确定D3-D0=0000。综上，LMH6518的24位控制位为0000 0000 0000 0001 0101 0000。

按上述计算流程，可得到不同垂直灵敏度下的衰减网络衰减倍数、LMH6518的配置及控制位，进而得到整个通道增益的控制。

4　结束语

基于LMH6518，本文详细阐述了数控增益放大器在通道增益设计中的应用，对示波器调理通道增益设计具有一定的指导和借鉴意义。

【参考文献】

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

[2]张涛.数字存储示波器500MHz宽带模拟通道设计:[硕士学位论文].成都:电子科技大学，2009

示波器；信号调理通道；数控增益放大器

中图分类号：TM935

文献标识码：A

【作者简介】

曹淑玉，1988年5月出生，男，毕业于西北工业大学，硕士，现为中国电子科技集团公司第四十一研究所助理工程师，研究方向为信号处理。