1GHz数字存储示波器模拟通道设计与调试

"该文档主要讨论1G带宽的数字存储示波器的模拟通道设计，涉及模拟通道的方案选择、具体设计、触发与控制通道的设计以及信号完整性分析。" 在数字存储示波器（DSO）的发展历程中，1G示波器是一种高速信号观测工具，其模拟通道是关键组成部分。模拟通道的性能直接影响到DSO的测量精度和应用范围。文中提到，国内在这一领域的研究起步较晚，且受到外部技术限制，与国际先进水平存在差距。 首先，模拟通道的设计方案比较与选择是核心环节。文章提到了三种不同的设计方案，并最终选择了固定增益放大器配合可程控衰减器的方案，该方案在调整信号垂直幅度和分辨率方面表现优越，能更好地适应各种输入信号的需求。 接着，详细阐述了模拟通道的具体设计方案，包括： 1. 选择合适的输入阻抗电路，通常有50欧姆和1M欧姆两种选项，以适应不同源阻抗的信号。 2. 粗衰减网络用于调整大范围的输入信号幅度。 3. 阻抗变换网络确保信号在传输过程中的匹配，减少反射和失真。 4. 前置电平调节电路用于微调输入信号的电平，以适应示波器的动态范围。 5. 放大电路则将衰减后的信号进行放大，使其达到示波器可以有效处理的水平。 6. 可程控衰减电路允许用户在程序控制下精细调整信号幅度。 7. 功率分配电路确保每个通道都能得到合适的信号。 8. 时钟电路对于同步采样至关重要，确保信号被准确捕获。 9. 交直流耦合电路可以选择性地检测交流或直流信号。 10. 单端变差分电路可以转换单端信号为差分信号，提高抗干扰能力。 此外，触发和控制通道的设计也是DSO的重要部分。文中提到了通道1和通道2触发、外触发和市电触发等多种触发源，以及边沿触发和视频触发等多种触发方式，这些都是确保准确捕获和分析信号的关键。通过CD4094等芯片控制FPGA的信号，将控制信号分配到相应的芯片，实现整个系统的协调工作。 最后，为了保证信号完整性，文章进行了深入的信号完整性分析，识别并补偿可能影响信号质量的因素。在设计阶段对电路进行补偿和匹配，以最大程度地保持原始信号的质量。 这篇文档全面介绍了1G示波器模拟通道的设计理念、实现方法和技术挑战，为理解和改进高速示波器的性能提供了宝贵的理论和技术指导。