自动测试系统中的波形数字化示波器

产品的实时带宽覆盖低频至射频，型号多种多样。值得注意，波形数字化器供应商如国家仪器公司(NI)，它在自主开发的PXI仪器总线的平台上配合Lab VIEW图形编程软件，构成的数据采信系统在自动测试系统和自动化测量中占有重要地位。另外一家ZTEC仪器公司是专业模拟数字化器供应商，它的特点 是既能够供应PC工业标准的模拟，还能够供应测量仪器标准总线的模块。最高指标的波形数字化器采用取样率4GS/S、分辨率8位、实时带宽1GHz的ADC芯片。

　　由于波形数字化器模拟的电路构成并不复杂，市场供应的ADC芯片种类很多，特别是信息技术和移动通信产品，都需要处理视频信号，从而推动视ADC芯片的开发和生产。著名的德州仪器公司(TI)、模块器件公司(ADI)等有多种ADC系列芯片供应，性价比相当高。如果我们在设计自动测试系统时需要专用的波形数字化器模拟。除了采购现成产品以外，亦可考虑自行设计。特别是取样率200MS/S、分辨率16位、实时带宽100MHz的ADC芯片，由于应用面广，无论在无线通信、数码相机、移动手机、雷达、医学图像、数据采集、测试测量等领域都需要大量产品。以德州仪器公司的ADS548X系列ADC芯片为例，它具有以下特点：

　　?最高取样率200MS/S，带宽100MHz

　　?分辨率16位，满量程的背境噪声78dB

　　?无杂散频率的动态范围95dBc

　　?片上高阻抗的差分缓冲输入放大器

　　?高效率的低压差分信号(LVDS)的数字输出

　　?供电电压+5V和+3V，功率耗散70mW

　　?64引脚QFN-64封装，占位面积9×9mm

　　?温度范围-40至85℃

ADS548X系列ADC芯片的结构框图如图3所示，从图中可见，输入信号INP、INM经过缓冲输入级放大后，由16位ADC模/数转换器的取样时钟作时分取样。再经数字修正和整形，样本值送入8组低压差分放大，由数据线D0、D2和D14输出至后级存储器。

　　ADS548X芯片内还有电源调节电路、基准电压、定时控制、工作方式控制等辅助功能块。作为波形数字化器的前端芯片，ADS548X是集成度和性能较高的ADC并行模/数转换器，配合后端的缓冲存储器和数字信号处理器，选择信号采集系统的接口总线，即可构成完整的波形数字化器模块。德州仪器公司同时提供ADS548X芯片的评估实验板，作为业界领先的数字信号处理器供应商，有多种系列DSP芯片可供工程设计人员选择，或者借助相应DSP开发套件，简化模块的软件设计流程，实现波形数字化器的快速设计和评估。

　　几种波形数字化器的外观见图4。

图2 波形数字化器的数据流程

图3 ADS548系列ADC芯片结构框图

图4 几种波形数字化器