余 甜，王志斌，景 宁

（1.中北大学 仪器与电子学院，山西太原 030051；2.中北大学微系统集成研究中心，山西太原 030051；3.中北大学信息与通信工程学院，山西太原 030051）

该文提出的垂直放大系统采用运算放大器、数模转换器和高精度电阻设计了数字程控垂直增益放大电路[1]，由FPGA接收上位机指令或者分析ADC采集数据的大小控制LTC2600 输出不同的电压来实现对垂直系统0.5、1、2、5、10、20、50倍放大倍数的调节[2]，对应于上位机垂直系统调节范围1～100 mV/div 中的七个档位[3]，相邻的放大倍数调节按照1、2、5倍放大倍数互相变换[4]，具有更全面的覆盖范围，以保证ADC位数尽量多的被使用，使得上位机恢复的波形更加精确[5]。

1 垂直增益放大电路工作原理

1.1 顺序等效取样原理

垂直增益放大电路作为取样示波器波形重构的重要组成部分，其工作原理如图1 所示。在被测信号与触发信号同步的基础上，精密时基模块在触发信号的驱动下每次触发都会延时相同的时间产生取样脉冲对被测信号进行取样处理[6]，同时产生同步采样时钟驱动垂直增益放大电路的模数转换模块进行取样采集[7]，每个取样点分别取自被测信号波形的不同位置上，若干取样点组成一个周期，就可以在上位机直接重构出被测信号，重构信号的频率计算如式（1）所示：

图1 顺序等效取样原理

1.2 同相比例运算电路

该设计的垂直增益放大电路基于同相比例运算电路的原理进行设计[8]，电路如图2 所示，输入信号Vin加在运算放大器的同相输入端，输出信号Vout经过一个电阻R2加在运算放大器的反向输入端，形成负反馈。……