要点:

  1. 常用的四大件 - 成本高、体积大、无法便携
  2. 口袋仪器 - 多功能、便携、成本低
  3. 自己设计一款示波器很有意义
  4. 设计示波器需要了解的一些基本概念和构成方式
  5. M2K的参考资源

演示:

  • 通用仪器的测量功能
  • M2K的测量功能

详细内容参见:第一节:如何设计一款简易示波器?

要点: 示波器以及更广义的数据采集的核心器件就是ADC - 模数转换器,它的指标影响了系统的性能,并决定了模拟电路的链路结构和指标分配,所以我们就先从ADC开始我们的模拟电路设计的探索,这节课程我们的先来认知一下:什么是ADC?ADC的关键技术指标以及ADC的主要类型,并通过几个实际的实验来体验一下几种ADC的构成方式,使用ADALM2000来进行测试。最后我们再看一下如何高效地选择一颗适合我们项目需要的ADC器件。

演示:

  • 比较器制作1位的ADC
  • SAR ADC
  • Flash ADC
  • Sigma Delta ADC

具体的内容转向第二节:高速ADC的关键技术指标

  • 口袋仪器中ADC的使用
  • 高速ADC的选型
  • AD9963的介绍
  • ADC的设计要点
  • ADC的数据接口
  • 采样与混叠 - 为什么我输入的信号大于示波器速率,却依然能看到“仿佛正常“的信号?
  • 实时采样与等效采样 - 为什么很多现代ADC的信号带宽要远远大于其最大采样频率?有没有别的方法
  • 时钟源对高速ADC性能的影响 - 为什么很多转换芯片要有独立时钟信号?控制器提供不行吗?

第三节 - ADC的使用

  • ADC前模拟电路的指标分配
  • 放大器指标及含义,ADI官网的运放选型 - 非常多不同种类的运放,该如何选?
  • 增益、增益带宽积和压摆率(Slew Rate)- 选用的运放增益带宽积满足指标,为什么在输出大幅度的信号时频率受限?
  • 轨到轨放大器 - +/-5V供电的运放,能输出多高幅度的信号?运放的”轨“是什么鬼?

第四节:示波器前端模拟电路设计规划

ADI的LTspice是一款高性能SPICE仿真器软件,包括原理图捕获图形界面。可探测原理图以产生仿真结果,通过LTspice内置波形查看器轻松探索。与其他SPICE解决方案相比,LTspice的增强功能和模型改善了模拟电路仿真。

1.5.1 关于LTSpice

1.5.2 LTSpice的基本功能演示介绍

1.5.3 使用LTSpice的基本操作

  • 下载、安装
  • 创建原理图、修改原理图
  • 时序仿真、频域仿真
  • 查看关键节点的信号
  • 分析一个放大器电路
  • 分析一个滤波器电路
  • 分析一个电源电路

1.5.4 导入新的器件模型并使用

1.5.5 仿真上一节课中设计的原理图并讲解

1.5.6 LTSpice相关资源

用到的器件

  • ADA4940
  • LTCxxxx

实验演示

  • 测试一款差分放大器的效果

卓晴老师的技术文章 - 小电流/高阻抗测量

  • 探头的分类及选用 - 不同示波器搭配多种不同的探头,有什么区别?
  • 常用探头的构成方式及影响探头测量精度的要素 - 探头里面有什么?
  • 探头的正确使用 - 无中生有的干扰信号 - 由不正确的测试连接导致的干扰信号

第九节:示波器探头的原理、使用及设计考虑

  • 校准幅度系数和零点 - 测到的信号的幅度和零点不对是什么原因?
  • 基准源的重要性 - 比较的基准、增益倍数、直流偏移的调节等
  • 基准源的选用及校准, ADI官网上的不同基准源的选用
  • 基准源的使用及电路设计

使用ADALP2000做的实验:

  • 时钟抖动与分辨率、转换率的关系 - 为什么转换率越高、分辨率越高,对时钟的相位噪声要求越高?
  • ADI官网上的时钟源器件的选用 - ADI有很多时钟器件,如何选用,有什么工具可以帮助我们选择?
  • 时钟源的使用及电路连接 - 电路如何连接?PCB设计中要注意的地方

第十一节 时钟、定时及信号源设计相关的工具

卓晴老师的技术文章:

交织ADC

交织的好处