時域反射儀的硬件設計與實現----關鍵電路設計(二）

3.2.2可變增益放大電路

可變增益放大電路的作用，一般是將信號在垂直方向上做放大處理，采用1-2-5步進的方式進行放大，這是因為在示波器模式測量中常會遇到不同幅度的信號，而比較小的信號就可以通過增益放大電路來調節，將信號放大到屏幕適當范圍以內。此外可變增益放大電路也為模擬通道的零偏校準提供了有效的硬件支持。

在時域脈沖測量模式下，由于發射脈沖信號的幅度是固定值，所以就必須通過可變增益放大電路來進行調節。因為時域脈沖測量法進行電纜測試的時候，最主要的觀察對象是從電纜故障點反射回來的脈沖信號，而反射回來的脈沖信號并不是一個幅值固定不變的脈沖，它受被測電纜很多因素的影響，如長度、電纜質t、電纜老化程度，使用環境等等，所以反射回的脈沖信號的幅度有大有小。為了觀察和測t的需要，就必須將脈沖信號做垂直放大處理。圖4-18為可變增益放大電路。

為了實現可變增益放大，在這里選用了帶寬(-3dB)為280MHz的壓控可變增益放大器(VGA)AD8337，其動態范圍從OdB~24dB，當G用對數形式表示時，隨控制電壓呈線性變化，電壓在-0.6V~+0.6V范圍之間變化。當Vgain=-0.6v時，增益為0dB，即脈沖信號沒有被放大;當vgain=0.6V時，增益為24dB，即信號幅度被放大了15.8倍(24dB)。

Vgain的電壓控制是通過一個10位的DAC來提供，其輸出電壓范圍為0V-2V，步進電壓為2mV，因為電壓在0V以上，所以不能通過該電壓進行直接控制。為產生相對于地電壓的負電壓，設計中將DAC的輸出電壓做了一次電平移位，通過一個減法電路，用0V-2V控制電壓去減去1V的參考電壓，則通過運算后，增益控制電壓變成了-1V到+1V，正好包含了壓控增益放大器所需的控制電壓。電路中的電容C，用來消除增益控制引腳上的噪聲信號，使控制信號保持穩定。

3.2.3差分變換和垂直位移

電路經過可變增益放大器以后，脈沖信號的幅度基本滿足了模數轉換器所要求的信號幅度輸入范圍，但由于該運放的輸入和輸出都是單端形式，而模數轉換器要求的是差分輸入方式，因此信號經過增益放大以后還需要一級差分變換電路。

差分信號也是一種信號的表現形式，它用一對并行傳輸線來傳輸數據，這兩個信號線上的電壓幅度完全相同(當共模電壓為零時，幅度為原信號幅度的二分之一)，相位相反，當用與原信號相位相同的信號減去另一個信號時，相減的結果即為原信號，因此這種利用兩信號差來表示原信號的方式稱為差分信號。如果在傳輸過程當中有噪聲信號加到了差分信號上，在接收端上，噪聲被相互抵消，因此差分信號因具有較高的抗干擾特性，因而被廣泛應用到高速信號傳輸領域。

單端信號轉差分信號的實現，通過常規的差分運放就可以實現，如圖4-19所示差分變換電路結構。