[新人常驻]灵感什么的都来吧!另 本贴长期讨论硬件原理性问题,我能帮到绝不敷衍
sajunk2014/02/09电子技术 IP:广东
      放假在家好无聊,刚开始还能干点活,在学校申请了个项目,放假在家做可见光通信的硬件部分。论证完了就没事干了=。-然后在家就无聊了,好辛酸。
    楼主什么东西都喜欢,唯电子大爱,上的大学和专业也都是自己喜欢的,开心。平日研究的东西也全与此相关,乱七八糟什么都做然后什么都略懂。。把自己当硬件工程师培养。
    无聊之余发现了这个论坛,还真是不错,希望能常驻与此啊,搞搞技术什么的。
    参加过电赛,有相同经历的童鞋可以一起聊一聊。
    最擅长的可能是模拟和电源部分,做过很多比较爽的东西。
    如果大家喜欢,我在这里先讲讲运算放大器,然后教大家做一款怎么样?性能肯定比358 324强。
    开帖!如有不妥之处还请大神指教,哪里说错了,欢迎打脸,共同进步嘛,我非常喜欢这里的氛围!!!!
+10  科创币    大圈圈    2014/02/10 鼓励交流
+20  科创币    helium    2014/02/10 鼓励交流
+10  科创币    大圈圈    2014/02/11 鼓励交流
+10  科创币    915903072    2014/02/12 额,我能评分了?
+10  科创币    thinker    2014/02/13 好立意
来自:电子信息 / 电子技术
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~~空空如也
sajunk 作者
10年4个月前 IP:未同步
669047
       所谓运算放大器,大家应该都用过,很简单。说点不简单的,如何造一个运放?
    实际上,放大功能全部都是由三极管,场效应管完成的,关于运放的出现,我据个人了解大概描出这样一短故事。
    刚开始,放大器都是三极管完成的固定增益的放大器,这里的固定和运放电路的固定不是一个概念。有学过最简单模拟电路的人应该知道关于三极管放大电路增益的设计,最简单的,共射极放大电路,电压增益与管子本身的b和射极上的电阻有关,人们因此可以设计很多放大电路,但是,很多问题都出来了,由于增益和很多参数相关,而三极管本身就不能保证品质的稳定,更别提各种寄生参数、温度的影响了,因此当时精密而稳定的放大器是非常复杂的。
    后来,很多科学家投身于改善半导体工艺中,试图通过工艺稳定住那些绝对正确的公式里的参数,从而制作出可以完美预测和控制的器件(对于很多领域,科学家都是这么做的)。但是这个问题最后却由工程师完成。
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
669049
这个人我忘了叫啥了[捂脸],发明(或者发现更好?)了负反馈电路,将一部分信号反馈回去从而稳定放大电路。这里不细说。
然后就可以很简单的通过改变反馈量来稳定整个电路的工作。不需要完全稳定的器件,不需要高度可控的环境,放大电路依然可以以可预知可计算的方式工作。这让所有干这一行的人都兴奋不已,于是提出了理想放大器模型,输入阻抗无限大(对信号源的影响最小)开环增益无穷大(这样就可以尽可能的设定比较大的放大倍数并且误差很小,具体可参见反馈放大电路计算,开环增益无穷意味着有一项分母无穷,可以约掉)输出阻抗无穷小(可以驱动很重的负载)。至此,关于运放的理论架构就完成了。上述三点为理想放大器模型,缺一不可,理想运算放大器与之略有不同
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
669056
话说这里图片怎么传,好多东西没图片说不了啊
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
669060
实物.jpg 波形.jpg
简易复杂度版的运放,一共用了9个三极管,全部是9014,9013,8050这种渣渣管子。
光说不练假把式,先上两个图,早年制作的验证用的小玩意。当时实测性能:失调电压可调,但是由于管子的不对称性,这种可调仅限于差分级的恒流源部分,代价是表面上看起来失调电压很小,但实际牺牲了实际的有效电压轨(指波形峰峰值可达到的最大范围)宽度,因为相当于在信号上施加了偏置来抵消差分级的不对称。
带宽大概20M+,输出能力上百毫安,压摆率大概10V/uS,thd和噪音当时没有条件测试,不过噪音应该比358之类的小,工艺问题。thd应该很差,管子的对称性无法保证。作为自制的op,用的也都是常用器件,性能可以算优越了。
+40
科创币
ddomax
2014-02-10
鼓励交流
+50
科创币
最高主机泡泡
2014-02-13
给模电高手加分。。话说电路图呢
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
669062
sajunk 发表于 2014-2-10 00:34
简易复杂度版的运放,一共用了9个三极管,全部是9014,9013,8050这种渣渣管子。
光说不练假把式,先上 ...


波形图是这样,放大10倍的同向放大器,蓝线是放大后的,黄线是信号,电路就是一般的运放电路
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669082
介绍个好点的仪表可变增益放大器行吗?最好能接受双极性信号的,带宽DC~100MHz
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
669115
ddomax 发表于 2014-2-10 07:16
介绍个好点的仪表可变增益放大器行吗?最好能接受双极性信号的,带宽DC~100MHz


       是这样,一般情况下是没有可变增益的仪表放大器的,我不太清楚你指的是不是仪表差分放大器。
    另外,仪表放大器本身带宽并不会很高,因为主要考虑的是精密还有对称性。不太可能有100M带宽的
    至于双极性信号,对于运放而言,只要设置好参考点,双极性信号都是相对于参考点而言的,如果要获得最大信号输入摆幅,可以选择输入轨至轨运放。
    你说的仪表放大器方案一般是在全差分运放上都可行,或者使用高匹配度的电阻网络用高速运放完成,但使用多片不同的运放同样会牺牲对称精度(匹配电阻网络在linear有提供),或者在普通仪表运放后接一级vgc,vca810是个好选择,再高端的有AD公司的一款叫8367的芯片,另:带宽与你需要的增益负相关,对于放大器而言增益越高,带宽就越低。所以要根据实际情况来选择。
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669118
本帖最后由 ddomax 于 2014-2-10 12:16 编辑

sajunk 发表于 2014-2-10 11:46
是这样,一般情况下是没有可变增益的仪表放大器的,我不太清楚你指的是不是仪表差分放大器。
    ...


这无所谓仪表专用,增益范围也只要到20dB.输入信号500mV以下,一直想寻找双极性单端输入,差分输出的运放,类似于AD8138,ADA4937之类的,但它们都是固定增益。我只找了AD公司官网上的片子。设置中点电压是个办法,但是要增加一级运放,我得尽力节约成本。现有的方案是先用AD8003进行阻抗变换,固定增益放大,然后用ADA4937-2转成差分再给AD8366可变增益放大,消除直流失调,信号最后送够ADC转换。性能没问题,但成本太高了,AD8366很贵,有没有简洁一点的方案?ADC能接受单极性差分或单端信号。
AD8367是模拟电压控制的,看来还得加片DAC。

PS:信号是双通道
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669128
本帖最后由 ddomax 于 2014-2-10 22:30 编辑

sajunk 发表于 2014-2-10 11:46
是这样,一般情况下是没有可变增益的仪表放大器的,我不太清楚你指的是不是仪表差分放大器。
    ...


刚问了下价格,AD8366 50一片。找到个AD8372,55元,可以单端转差分,但是单极性。增益范围不错,能到41dB.这两个都是专用差分ADC驱动器,性能上没问题。不知在AD8003(三运放)上用DAC加一个中点电压可行不?
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harding
10年4个月前 IP:未同步
669138
用分立原件作出一个比集成运放性能更好的比较难。因为运放的指标,除了放大,还有一个对称的要求。集成运放,在同一个硅片上做出2个性能接近的晶体管难度不大,但是要是庸个分立原件,做到一致性比较好,这个难度就大了。
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669159
harding 发表于 2014-2-10 13:21
用分立原件作出一个比集成运放性能更好的比较难。因为运放的指标,除了放大,还有一个对称的要求。集成运放 ...


我都没用过分立,向来用运放。
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c6h2ch3no23
10年4个月前 IP:未同步
669311
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
669409
ddomax 发表于 2014-2-10 12:12
这无所谓仪表专用,增益范围也只要到20dB.输入信号500mV以下,一直想寻找双极性单端输入,差分输出的运 ...


如果可变增益是为了去掉失调电压,那就大才小用了,调零的方法非常多,自动调零也有很多办法,不需要使用增益控制。
    如果没有特殊结构,运算放大器没法处理超越供电电压轨的信号,所以要保证供电电压。另外要小心处理参考电压,也就是gnd,关于这方面的问题,你可以去看看双电源运放的单电源用法,最简单的,两个小电阻+电容就可以解决。
    我给你说过,可以考虑使用全差分运放然后只用其中一个输出/输入,全差分运放比较便宜,TI有很多很好的产品,vca810也是这个公司的一款很便宜的VGA你可以考虑去官网申请样品,就是不知道你有没有用过全差分运放,另VGA用单片机的da就可以,成本不高,如果可以接受,也可以选择分段增义的PGA
+50
科创币
ddomax
2014-02-11
高质量发帖
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669414
sajunk 发表于 2014-2-11 12:33
如果可变增益是为了去掉失调电压,那就大才小用了,调零的方法非常多,自动调零也有很多办法,不需要使用 ...


不是为了去掉失调电压。就是需要数控可变增益。供电电压可以提供负电源。vca810带宽不够。带宽至少100MHZ。现在打算用AD8372,全差分运放。前置还是用8003。如果用到DA,打算用AD5320,成本不高,不想用是因为怕引入干扰。
谢谢你了。
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669419
sajunk 发表于 2014-2-11 12:33
如果可变增益是为了去掉失调电压,那就大才小用了,调零的方法非常多,自动调零也有很多办法,不需要使用 ...


自动去失调电压怎么做?我只知道AD8366本身有这个功能,还有用DA产生修正电压加在运放输入端。有更好的方法吗?
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10年4个月前 IP:未同步
669422
ddomax 发表于 2014-2-11 12:56
自动去失调电压怎么做?我只知道AD8366本身有这个功能,还有用DA产生修正电压加在运放输入端。有更好的方 ...


如果你对运放的参考点有一定认识就会明白,移动参考点就能移动整个信号,举个例子,最简单的反向放大器,同相端接地,信号就是围绕地作为中心,如果同相端有一个电位,那么信号就被平移到另一个范围内,这个推导起来也是很容易的,如果放大的信号数学期望是0,那么就可以在参考点位置引入另一个反馈,积分器是一个不错的选择,使用积分器作为反馈,反馈到参考点位置,就能让信号的中心位置始终处于参考点,如果信号的期望不是0,使用该方法就和使用隔直电容(高通滤波器)是一个效果,这个推导起来也很容易,想一想也能明白。另外,有一种起到阻抗匹配的隔离器也有这种效果,不过价格较高。
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10年4个月前 IP:未同步
669423
ddomax 发表于 2014-2-11 12:46
不是为了去掉失调电压。就是需要数控可变增益。供电电压可以提供负电源。vca810带宽不够。带宽至少100MHZ ...


我用的产品如果是中端的TI的居多,东西很全,价格比AD的便宜好多,高端的某些产品我用的是凌利尔特的(linear)的,他家东西不是很全,但是某些产品的参数的确变态
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669425
sajunk 发表于 2014-2-11 13:08
如果你对运放的参考点有一定认识就会明白,移动参考点就能移动整个信号,举个例子,最简单的反向放大器, ...


嗯,可直流耦合就不适用了。芯片内的去直流合着一个道理。算了,还是先在测量信号前测一测本身的失调电压,用DA平移信号到基准线,然后再放信号进来,反正FPGA加全数控器件速度快着呢。。。这样信号本身直流分量就留着了
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fv
10年4个月前 IP:未同步
669561
好高端深入的讨论……忍不住进来插一句……
我也喜欢搭电路喜欢模电,来到大学半年时间,从图书馆借来关于模拟电子电路的教材感觉都是互相抄袭的,暂时木有发现让人耳目一新的专业书。无奈,上了交通大学的电气工程,都是面向铁道化的,木有兴趣,这个大学的电子科学类专业不太好……
想要好好学习自己喜欢的东西,想要请教一下学长是怎么积累到这么多有深度的专业知识的……
言必。
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
669808
fv 发表于 2014-2-12 00:16
好高端深入的讨论……忍不住进来插一句……
我也喜欢搭电路喜欢模电,来到大学半年时间,从图书馆借来关于 ...


我们学校是面向雷达和天线的电子信息工程,这个东西不是死理性派,需要一定的理解很多原理性的东西都是想来的,所以比较抽象,老外写过一些很基础的书籍,尤其是日本人,日本人在模拟领域厉害的人是很多的,你可以看看日本人写的东西。
搞这个东西一定是理论实际结合,很多东西是在具体使用中习得的,我觉得理论和实际要46开,你可以关注一些大公司的官方网站,有很多ueser guide 或者application note,有很多非常有用的知识,另外,搞这一行要弄深入一个方面而不是广撒网,我就是主要关注电源和放大器,所以知道一些。你要问别的,我肯定也说不上来。多看看英文的手册可以学到不少东西呢,给你推荐几个公司ADI ;TI; LINEAR;美信这几家公司还是很大很不错的。
+50
科创币
ddomax
2014-02-13
助人为乐
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669839
雷达?看来楼主一定对ADC很熟悉,至少是模拟前端。模电弱渣给跪了。。
昨天又找到一片VGA,AD8370,单通道,18元一片,带宽750MHZ,能双电源供电。。悲催的是居然输出共模电压不能 调,锁死在电源电压一半。ADC要求共模1.9~2.1V,哎。
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10年4个月前 IP:未同步
669871
ddomax 发表于 2014-2-13 11:22
雷达?看来楼主一定对ADC很熟悉,至少是模拟前端。模电弱渣给跪了。。
昨天又找到一片VGA,AD8370,单通道,18 ...


共模电压可以用减法器自己设置啊,他固定他的,最多再加一级运放调整不久可以了
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669882
sajunk 发表于 2014-2-13 14:16
共模电压可以用减法器自己设置啊,他固定他的,最多再加一级运放调整不久可以了


只不过想着能少一个运放就少一个运放,太贵啦,够要求的全差分都要50左右两个通道。
现在定了,就用AD8003+ADA4937-2+AD8370的方案。
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669886
sajunk 发表于 2014-2-13 14:16
共模电压可以用减法器自己设置啊,他固定他的,最多再加一级运放调整不久可以了


我貌似没说清楚我要干啥→
示波器的模拟前端,双通道,100MHZ带宽,3.5ns上升时间,单端输入阻抗3MΩ 。差分输出,共模电压2V,差模1Vp-p。容性负载驱动30%过冲>20pF,负载阻抗5kΩ。最大放大倍数100V/V左右。数字控制增益。直流漂移<12mV
价格尽量低,所以总想着只用两个运放,一个电压跟随,一个可变增益。看来是没戏了。
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10年4个月前 IP:未同步
669901
ddomax 发表于 2014-2-13 15:33
我貌似没说清楚我要干啥→
示波器的模拟前端,双通道,100MHZ带宽,3.5ns上升时间,单端输入阻抗3MΩ 。 ...


不要可变增益,固定最大增益然后用衰减网络衰减,可变增益成本高而且容易出各种奇怪问题,用纯电阻衰减,t或者派网络,绝对是好方案,我原来设计过
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10年4个月前 IP:未同步
669904
本帖最后由 sajunk 于 2014-2-13 17:23 编辑

ddomax 发表于 2014-2-13 15:33
我貌似没说清楚我要干啥→
示波器的模拟前端,双通道,100MHZ带宽,3.5ns上升时间,单端输入阻抗3MΩ 。 ...


况且才100M带宽,要不了多可怕的芯片,不要用一级增益,你用两级做到40db,然后用继电器切衰减网络就好,增益又准确,还成本低,只要一个运放。另,示波器用的都是低位数AD,差分没有特别的要求,又不是非常微弱的信号,一端接地都可以。10M带宽,8位AD足矣
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10年4个月前 IP:未同步
669906
ddomax 发表于 2014-2-13 15:33
我貌似没说清楚我要干啥→
示波器的模拟前端,双通道,100MHZ带宽,3.5ns上升时间,单端输入阻抗3MΩ 。 ...


给你推荐一个芯片,1.6G带宽,很便宜,opa657,两片足够满足你的需要
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669932
sajunk 发表于 2014-2-13 17:13
给你推荐一个芯片,1.6G带宽,很便宜,opa657,两片足够满足你的需要


恩,参数不错,但是貌似要35元啊,这样下来两通道每通道2片也得140元,那不更贵了吗?是不是我找的价贵了?
只做电压跟随的话,我还是觉得AD8065/8066更好,同是FET,但只要5元不到啊。
当然要高增益的话带宽就不够了。
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10年4个月前 IP:未同步
669935
ddomax 发表于 2014-2-13 19:51
恩,参数不错,但是貌似要35元啊,这样下来两通道每通道2片也得140元,那不更贵了吗?是不是我找的价贵了 ...


我说的就是前置放大,要跟随做啥?
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669936
sajunk 发表于 2014-2-13 17:11
况且才100M带宽,要不了多可怕的芯片,不要用一级增益,你用两级做到40db,然后用继电器切衰减网络就好 ...


AD只能接受单极性信号,一端接地负半轴就没了啊。
8位AD,共模电压1.6~2.1V
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669938
sajunk 发表于 2014-2-13 17:07
不要可变增益,固定最大增益然后用衰减网络衰减,可变增益成本高而且容易出各种奇怪问题,用纯电阻衰减, ...


最初我也是做得这个方案,用了14个干簧继电器切换反馈电阻,用的2片8003就搞定了,伪差分信号,NE555加入中点电压,手动拧3296W调零。但那是虚拟示波器,后来改手持示波器了,耗电、PCB面积、厚度就吃不消了。
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669939
ddomax 发表于 2014-2-13 19:56
AD只能接受单极性信号,一端接地负半轴就没了啊。
8位AD,共模电压1.6~2.1V


不接地,接参考点,或者一般的1/2 vcc,你是单电源设计还是双电源?双电源直接接0V就好了啊,单电源还麻烦一点,这么交流太费神了,你给我个qq或者群什么的,我加一下
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669941
sajunk 发表于 2014-2-13 19:54
我说的就是前置放大,要跟随做啥?


前面是阻容衰减网络,先电压跟随提高输入阻抗。
正好这芯片也是FET,正合适哈。
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669942
sajunk 发表于 2014-2-13 20:03
不接地,接参考点,或者一般的1/2 vcc,你是单电源设计还是双电源?双电源直接接0V就好了啊,单电源还麻 ...


双电源,但是AD只能单电源。接参考点就是伪差分嘛!
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669944
sajunk 发表于 2014-2-13 20:03
不接地,接参考点,或者一般的1/2 vcc,你是单电源设计还是双电源?双电源直接接0V就好了啊,单电源还麻 ...


其实性能啥无所谓,反正就是个入门示波器,要求不高,就算是用单端也没啥问题。就是找不到便宜的方案。
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
669945
本帖最后由 ddomax 于 2014-2-13 20:20 编辑


attachment icon Sheet1.attach 289.14KB ATTACH 37次下载

这是原来的用继电器的方案,没画完

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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
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ddomax 发表于 2014-2-13 20:15
这是原来的用继电器的方案,没画完


不要切反馈电阻,会出大问题。
同向放大器输入阻抗无限大,不需要做前面的跟随匹配阻抗。
放大后,接衰减器。
双电源与单电源的唯一区别就是电压轨,跟供电无关,单电源电压轨宽,能到最低供电电压,某些能到最高供电电压的就是输出轨到轨运放,不管是单电源还是双电源都要设置参考点,双电源一般是0,单电源一般是1/2vcc,当然也可以是别的
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
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sajunk 发表于 2014-2-13 20:25
不要切反馈电阻,会出大问题。
同向放大器输入阻抗无限大,不需要做前面的跟随匹配阻抗。
放大后,接衰 ...


恩,明白了,直接同相放大。但是原来切反馈电阻只能用反相放大,因为同相电阻太多啦。
先放大个100V/V再电阻网络衰减不错,可惜现在用不了继电器,体积问题真的解决不了。
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
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sajunk 发表于 2014-2-13 20:25
不要切反馈电阻,会出大问题。
同向放大器输入阻抗无限大,不需要做前面的跟随匹配阻抗。
放大后,接衰 ...


原来我接的就是NE555提供的Vref啊
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
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ddomax 发表于 2014-2-13 20:15
这是原来的用继电器的方案,没画完

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示波器的采样很少是过采样,都是等效采样,没必要比信号高,我们原来做过,1M的渣渣ad采10M的。示波器的等效采样是看你时钟能定多细。你这个项目没有个讨论组什么的?这样说不方便啊
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
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本帖最后由 ddomax 于 2014-2-13 20:41 编辑

sajunk 发表于 2014-2-13 20:34
示波器的采样很少是过采样,都是等效采样,没必要比信号高,我们原来做过,1M的渣渣ad采10M的。示波器的 ...


就我1人做,我打算卖的。
不可能都是等效采样,你搜搜看普通的1500元左右价位的入门100MHZ数字示波器,实时采样率没有低于500MSPS的,基本都是1GSPS,除非是低端的虚拟示波器,体积成本限制,实时采样率基本都是带宽10倍。示波器又不专测周期信号。
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sajunk作者
10年4个月前 IP:未同步
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ddomax 发表于 2014-2-13 20:38
就我1人做,我打算卖的。
不可能都是等效采样,你搜搜看普通的1500元左右价位的入门100MHZ数字示波器 ...


500M采100M信号,一个周期只能采5个点=。-。肯定还是做的等效采样,这个采样率做信号处理还行,显示和还原难度也太高了吧
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
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本帖最后由 ddomax 于 2014-2-13 21:10 编辑

sajunk 发表于 2014-2-13 20:52
500M采100M信号,一个周期只能采5个点=。-。肯定还是做的等效采样,这个采样率做信号处理还行,显示和还 ...


对,确实有等效采样。但是很多情况不是靠等效,不然突发信号就看不到了。
甚至有的根本就没有等效采样,这货不怎么实用,毕竟不会人人都看规则的周期性信号。
显示如果直接连线难度不高,还原方波还可以。还原正弦波会用正弦插值算法的。
所以要准确看信号边沿、方波,100M示波器看20M都不错了,就这么坑爹。
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最高主机泡泡
10年4个月前 IP:未同步
669992
ddomax 发表于 2014-2-13 21:07
对,确实有等效采样。但是很多情况不是靠等效,不然突发信号就看不到了。
甚至有的根本就没有等效采样 ...


啊,真有这么坑爹。。。一个波形5个点。。估计搞搞开关电源这种周期的还可以看。。。方波确实是很不好弄呃
话说模拟的古董货示波器是不是不用考虑采样率问题。。。科技到底在进步么
另外LZ跟LS都大神级人物,来膜拜了。。。根本看不懂的讨论就叫技术~~~模电渣渣,数电更渣渣掩面路过了
这示波器进度怎么样了,记得很早就开始搞了
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ddomax
10年4个月前 IP:未同步
670013
baiwenglong 发表于 2014-2-13 21:34
啊,真有这么坑爹。。。一个波形5个点。。估计搞搞开关电源这种周期的还可以看。。。方波确实是很不好弄 ...


我错了,可能不对,商品示波器貌似都有等效采样啊
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最高主机泡泡
10年4个月前 IP:未同步
670014
ddomax 发表于 2014-2-13 22:38
我错了,可能不对,商品示波器貌似都有等效采样啊


确实是一般都有的。。。还有不要那么高难度啦。。。做出100M波形不失真貌似是很困难。。
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sayno186
10年2个月前 IP:未同步
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支持一个!小菜鸟路过[s:12]
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