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功率分析仪是一种应用广泛的电子测量仪器。功率分析仪的带宽与精度是非常关键的两个指标,它们主要由模拟通道的带宽与精度决定。随着电子信息技术的发展,电子测量中对功率分析仪带宽和精度的要求越来越高。本文研究和设计的功率分析仪,电压通道最大带宽达到20MHz,电流通道最大带宽达到10MHz;最高测量精度达到读数的0.1%+量程的0.1%。针对宽带高精度功率分析仪的模拟通道,本文研究内容如下:1、分析和比较了三种大电压采集方法,选择阻容分压器法进行电压采集,设计了包含3种衰减比例的阻容分压器,实现了DC~20MHz,1.5~1000Vrms范围内的电压测量。首先筛选高精度低温漂的电阻电容进行设计,并且通过可调电容保证阻容分压器的电容匹配。然后分析了影响阻容分压器频率响应的两种分布电容并对其进行比较,通过PCB优化设计减小了主要寄生电容的影响,改善了频率特性,并且保证了0.1%的测量精度。最后设计了保护阈值为30V和300V的峰值检测电路对阻容分压器进行过压保护。2、分析和比较了五种电流采集方法,选择采样电阻法进行电流采集,用三组高精度采样电阻实现了DC~10MHz,0.01~5Arms范围内电流测量。首先分析了引线与焊料电阻对0.1Ω电阻采样精度的影响,选择四线式采样电阻保证采样精度。然后分析了影响采样电阻带宽的分布参数,从电路结构和PCB走线两个方面对分布电感进行了优化设计,提升了带宽。最后使用二极管和MOSFET设计了两种过流保护电路。3、围绕带宽和精度两个关键指标设计了通道的信号调理电路和其它通用模块。包括增益控制电路、滤波电路、频率测量电路、ADC驱动电路,隔离与模拟通道电源。选择高带宽高精度的运放设计增益控制电路并对其进行电阻匹配和相位补偿来保证精度和稳定性。研究了差动运放的关键问题,选择高共模抑制比的运放和高匹配度的电阻网络来实现高精度电压采集,同时对PCB设计进行了分析。完成了滤波器和ADC驱动电路的器件选型与参数计算。电源设计中根据运放的输出噪声选择了合适的低噪声电源,保证了运放的高精度特性。最终,测试结果显示模拟通道的带宽和测量精度均达到指标要求。