如何精确获得最低几十微伏，频率最大百kHz级别的微弱方波信号

zgrzh

如何精确获得最低几十微伏，频率最大百kHz级别的微弱方波信号 [复制链接]

 

如题，对于这种微弱电压信号应该如何产生呢？一般运放输出的较大电压通过纯电阻衰减网络实现的话精度能保证吗？有什么参考电路推荐吗？

maychang

【如何精确获得最低几十微伏，频率最大百kHz级别的微弱方波信号】

很难。

产生数伏特，频率达到数百kHz的方波，并不困难。但是要将数伏特数百kHz的方波信号进行分压，可就难了。

maychang

【一般运放输出的较大电压通过纯电阻衰减网络实现的话精度能保证吗？】

问题就在这里。

两个电阻分压，可不能看成仅仅是两个电阻，还要考虑到两个电阻引脚上的分布电容。当两个电阻和两个分布电容成反比时，分压是准确的。但是，分布电容很难保持不变。

为使分布电容的影响减到最小，只能减小电阻的数值，这就要求输出数伏特的那个放大器能够输出相当大的电流才行。

maychang

要获得最低几十微伏，频率最大百kHz级别的微弱方波信号，而且要精确，不仅电路上要充分考虑何处会产生误差，机械结构也非常重要，尤其是需要用机械开关将分压后的信号分档输出的情况。

gmchen

张老师说得对，主要的难点在于如何保证分压比。

许多高频信号的衰减器都可以保证一定的精度，其内部就是纯电阻结构，常见的分压比有10：1（20dB）、100：1（40dB），1000：1（60dB）等，阻抗都是50欧姆，频响很好，对于楼主的频率范围没有任何问题。

但是要分档转换，那就难很多。如果要求的档次不多，可以在大信号处切换，困难可能小一点。

tagetage

如题，对于这种微弱电压信号应该如何产生呢？------你买一台信号发生器。

一般运放输出的较大电压通过纯电阻衰减网络实现的话精度能保证吗？------你要求的指标我认为没有问题。

chunyang

确认是方波信号么？输出电压精度有要求么？是否要求可调？

zgrzh

chunyang 发表于 2024-3-2 21:10 确认是方波信号么？输出电压精度有要求么？是否要求可调？

是幅度频率连续可调的方波信号，而且精度要求还挺高，分压电阻网络的话我感觉衰减比很难精确控制啊，得反标法得到输入输出关系才行

zgrzh

tagetage 发表于 2024-3-2 11:19 如题，对于这种微弱电压信号应该如何产生呢？------你买一台信号发生器。 一般运放输出的较大电压通过纯 ...

其实就是类似信号发生器的一部分功能，输出精度能在0.1%往上，纯电阻网络如pi衰T衰的话有分布电容影响的话在相对高频部分波型很难补偿满足输出需求啊

zgrzh

gmchen 发表于 2024-3-1 18:43 张老师说得对，主要的难点在于如何保证分压比。 许多高频信号的衰减器都可以保证一定的精度，其内部就是 ...

确实，我在使用国外产品时，发现里面衰减放大继电器咔咔响，从几十uV到V级别每隔十倍都能听到继电器切换的声音，这都五六个十倍量程了，跨度确实大。而且还要负载1M欧与50欧可调，通道切换，阻抗不匹配带来的信号问题也不小哇。

zgrzh

gmchen 发表于 2024-3-1 18:43 张老师说得对，主要的难点在于如何保证分压比。 许多高频信号的衰减器都可以保证一定的精度，其内部就是 ...

请问在大信号处切换困难小一点怎么理解呢？我观察到国外仪器是uV到V级别每隔十倍量程都会切换一次继电器

gmchen

zgrzh 发表于 2024-3-4 09:27 请问在大信号处切换困难小一点怎么理解呢？我观察到国外仪器是uV到V级别每隔十倍量程都会切换一次继电器 ...

就是多安排几路衰减器，将继电器安排在衰减器前面。

例如需要衰减20dB、40dB、60dB三档，则每档都单独安排一个衰减器，继电器切换这几个衰减器。而不是将3个20dB的衰减器串联，继电器切换抽头位置。

这样做以后，继电器处都是大信号。若是抽头方式，则抽头处的继电器会有影响，尤其在信号频率高的时候影响很大。

gmchen

又看了一下首楼内容，信号频率几百k，似乎并不高，所以衰减器串联似乎也可以接受。具体的可能要试验后才能确定。

不过对于微弱信号，接地与屏蔽需要特别注意。

tagetage

zgrzh 发表于 2024-3-4 09:07 其实就是类似信号发生器的一部分功能，输出精度能在0.1%往上，纯电阻网络如pi衰T衰的话有分布电容影响的 ...

百kHz方波不用太考虑分布电容。

maychang

tagetage 发表于 2024-3-4 16:00 百kHz方波不用太考虑分布电容。

【百kHz方波不用太考虑分布电容】

至少要考虑到十次谐波吧？

15pF的分布电容，在1MHz频率下容抗是10616欧。

zgrzh

maychang 发表于 2024-3-4 17:21 【百kHz方波不用太考虑分布电容】 至少要考虑到十次谐波吧？ 15pF的分布电容，在1MHz频率下容抗是1 ...

要考虑分布电容吧，我在之前的测试板中观察到的方波就是欠补偿，高频被衰减了

maychang

zgrzh 发表于 2024-3-4 17:38 要考虑分布电容吧，我在之前的测试板中观察到的方波就是欠补偿，高频被衰减了

我在15楼的帖，是回复14楼的。我的意思：当然要考虑分布电容。在2楼和3楼，都是这个意见。

maychang

zgrzh 发表于 2024-3-4 17:38 要考虑分布电容吧，我在之前的测试板中观察到的方波就是欠补偿，高频被衰减了

从5楼开始，gmchen老师的意见，是使用现成的商品高频衰减器。这样就不必考虑那么多，当然，价格比较高。

chunyang

zgrzh 发表于 2024-3-4 08:53 是幅度频率连续可调的方波信号，而且精度要求还挺高，分压电阻网络的话我感觉衰减比很难精确控制啊，得反 ...

那确实是很麻烦。自己用电阻搭，需要采用那种无感高精度电阻（可能需要激光微调的片式高精度电阻，一片就上百）。连续可调的话，可以在前级做预衰减，即调节输出级的增益来分档并实现连续可调，输出侧则用分档的固定衰减网络。为降低分布电容的影响，衰减电阻的阻值不能太高，所以前级驱动得够，必要时加恒温，即将输出级和衰减网络升温到高于室温但低于器件额定耐受的恒温环境下。