使用SCPI 控制的前級放大器
在尋找低電平的干擾源時，如果標準儀器（甚至是優秀的萬用表或示波器）的靈敏度不夠，這時通常需要使用前置放大器。
有一些專門的儀器，如納伏計，可以量測到更低的電平，但卻僅限於低速信號。
示波器即使採用超取樣和boxcar平均法，其本底雜訊也太高。因此，我們需要製作一個前級放大器。
但是這些放大器的周邊細節非常繁雜，在AC模式下，需要對去耦電容進行沉澱和放電、調節增益以及開關輸出。所有這些週邊設備都由 SCPI 控制，但整個設置對我來說有點亂。
設計的目標是:
- 單個設備，不需要多個元件的組合
- 增益 1X、10X、100X，以電腦切換
- 最大輸出振幅 10V 於10k負載。
- 交流或直流耦合，具有預充電和放電功能，以降低偏置所需安定時間。
- 頻寬從直流或 1Hz （交流模式）到幾千赫茲
- 低噪音
- USB
供電，但通過光隔離器和隔離電源完全隔離。
- SCPI
可控
- 具LCD 顯示幕以便檢視設定
為了實現這一功能，我將調試器分成了兩個模組；
類比模組部分負責放電和預充電、交流和直流耦合、在 1 到 10 之間設置兩級增益以及啟動/禁用輸出。所有功能都使用作為繼電器的 PhotoFet 進行控制。
數位模組部分為 Arduino擴展HAT，用於連接類比部分和
LCD，並從 USB 電源產生 +/-15V 類比電壓。
The Analog Part
從左到右依次是放電開關、AC/DC 開關和阻斷電容、預充電開關，以及使用 OP177 精密運算放大器的兩個可切換增益的運算放大器級。
右側是輸出開關和 10K（外部）負載。所有開關都是 AQY212EH PhotoMos 器件。
它們通過一個 ULN2003 介面驅動器IC（原理圖上未顯示）與數位介面連接。背靠背 BC548N 對用作輸入保護。類比部分有自己的接地系統，輸入和輸出 BNC 連接器與外殼和數位部分隔離。
The Digital Part
數位部分是以 Arduino UNO/Leonardo 微控制器板的HAT實現的。除了連接介面之外，唯一有趣的部分是 USB/5V 至 +/-15V 轉換器。
原本可以使用標準磚塊（TRACO 或類似供應商提供），但它們的噪音太大，並不太適合。因此使用了一個自由運行的Royer轉換器，帶有兩個低飽和電壓的 ZTX851 電晶體，外加兩個 3 腳穩壓器（78L15、79L15）來穩定輸出。
使用的變壓器是 Vogt 生產的 ISDN 變壓器，略有損壞，請參見此處：
這個變壓器的初級和次級之間的絕緣電壓高達 4 千伏，因此使用上很安全。保持低尖峰的竅門是在初級側安裝一個緩衝器，降低開關的陡度。
除此之外，沒有什麼特別之處。原理圖：
軟體
整個系統由 SCPI 控制。執行的具體命令如下
DISCHG:SET value
PRECHG:SET value
DCMODE:SET value
AMP1:SET value
AMP2:SET value
OUTP:SET value
PRINTALL?
其中值可以是 ON 或 OFF、0 或 1。
首次結果
事實上非常令人滿意。讓我們先看一個全振幅的三角波，以檢查線性問題：
看起來不錯，增益誤差低於 2%。現在是上升和下降時間，使用全幅方波，增益為
X100：
也不錯。沒有明顯的過沖、增益完美、上升和下降時間相等，並顯示約 10kHz 的全功率頻寬。
接著是完全沒有信號的情況下檢視雜訊。
我們再次使用直流模式和增益
X100：
尖峰信號是來自羅耶轉換器的殘留信號。交流信號的有效值約為 1.2mV，峰值低於 16mV，所有這些都經過 X100 放大，因此輸入端分別為 12uVrms 和 160uVpp。
運算放大器本身的雜訊在輸出端約為 2mVpp，在輸入端約為 20uVpp。如果採用更先進的濾波技術，可能可以消除更多的尖峰雜訊，但這可能事倍功半。儀器裝箱後將進行更多測試。
如果只需要低頻信號，我們可以使用低通濾波器來消除尖峰。有關脈衝幹擾濾波器的建議，請參閱此處：
殼體
採用Hammond 1590D 鋁箱。
內部結構見此處：
整個設備運作良好。
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