电子课程设计报告-差分探头设计.docVIP

《电子技术》课程设计报告 课题：差分探头设计 班级 电气10** 学号 10******** 学生姓名 *** 专业 电气工程及其自动化 系别 ****************** 指导教师 电子技术课程设计指导小组 ****学院 2010年6月 * 豆丁用户：buckluck * 设计目的 a） 培养学生理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 b） 学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 c） 进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 二．设计要求 设计课题：差分探头设计 （一） 4.1总体原理图 图一 差分探头设计框架图 4.2差分测量和差分探头原理： 探头是示波器测量系统中的关键部件。示波器探头向受测试的电路提供物理连接和电连接。它还对示波器通道输入的信号进行缓冲和调节。理想的示波器探头测出的信号具有完美的保真度，信号可以在连接的示波器上精确地显示。 差分探头是指利用差分放大原理设计出来的示波器探头。差分探头主要用于观测差分信号。差分信号是相互参考、而不是以地作为参考点的信号。普通的单端探头也可以测量差分信号，但得到的信号与实际信号相差很大，有可能出现“地弹”现象。 差分放大原理是指一对信号同时输入到放大电路中，然后相减，得到原始信号。分放大器是由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。 CMRR = |Ad/Ac| 其中： Ad = 差分信号的电压增益。 Ac = 共模信号的电压增益。 和示波器一们，探头也具有其允许的有限带宽。带宽是指网络或电路传送的、从中频功率下降的幅度不超过3dB的连续频带。如果我们使用一台 100MHz 的示波器和一个100MHz的探头，那么它们组合起来的响应就小于100MHz，探头的电容和示波器的输入电容相加，这就减小了系统的带宽，加大了显示的上升时间 tr tr(ns)=350/BW(MHz) 如果示波器和探头各自均为100MHz带宽，其上升时间均为tr=3.5ns 。则有效系统上升时间就由下式给出： trsystem=sqr(t2rscope+t2rprobe) =sqr(3.52+3.52)ns =sqr(24.5)2ns =4.95ns 根据 4.95ns的系统上升时间求得，系统带宽为350/4.95MHz=70.7MHz。 从上述的计算可以看出，视觉要求探头本身的带宽要比示波器的带宽宽得多。 带宽增益积(GBP)是用来简单衡量放大器的性能的一个参数，这个参数表示增益和带宽的乘积。按照放大器的定义，这个乘积是一定的。如若要求放大器最大电压增益AV大于等于60dB，即Gain_1000V/V。放大器的通频带0～10MHz，所以本放大器的带宽增益积为GBP = 1000 * 10M = 10G 单个放大器是很难达到10G的GBP，所以我们可考虑多级放大器级联。经过查阅手册，OPA691 的GBP 为450M，级联上后级的VCA810和THS3120，足以达到题目要求。 为避免出现用普通无源探头进行浮地测量存在安全隐患及造成测量误差的问题，可使用高压差分探头。高压差分探头是由一对高压阻容分压器构成差分式分压器，再加差分放大器组成。高压输入端与输出地之间有数兆欧的电阻，这样就避免了用普通无源探头可能出现的危险。高压差分探头其高压输入端与低压输出端之间是不隔离的，二者间唯一的安全屏障是电阻，常见的如泰克高压差分探头P5200、P5205等。 开关稳压电源。此方案效率高，虽然理论电路复杂，但是如果使用开关电源集成芯片，只需在外围加少量器件，即可达到题目中高效率的要求。 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单，使用方便，工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器，设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。 W7800,W7900系列三端式集成稳压式集成稳压器的输出电压时固定的，在使用中不能进行调整。W78