[發明專利]微帶傳輸線高速取樣器

無效

• 申請號: 200710049430.2
• 申請日: 2007-06-28
• 公開（公告）號: CN101101308A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 陳宇曉;張揚;任柯昱;孫穎銘;汪燕;陳敏德;唐丹;鄧君
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: G01R13/00
• 分類號: G01R13/00
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心
• 代理人: 韓志英;翟長明

技術領域

本發明屬于顯示電變量或波形的裝置領域，具體涉及一種用于測量高速脈沖信號波形的微帶傳輸線高速取樣器，它可用于高速數字示波器和瞬態數字采樣系統。

背景技術

目前，顯示高速脈沖波形的方法一般采用取樣示波器和高速取樣器等。取樣示波器方法是波形的蹤跡以納秒或皮秒的速度，掃過顯示屏，然后很快消失；當人眼觀看波形蹤跡時，通常需要重復掃描使波形蹤跡以穩定的可見亮度顯現，因此要求重復的輸入信號。高速取樣器可以實時記錄脈沖瞬態過程，以便其后以慢得多的速度，即在“等效時間”內，讀取和觀察波形而不需重復輸入信號。

市場上已有的高速取樣器主要有兩種結構形式，一種以陰極射線管(CRT)技術為基礎，另一種以連續運行的模擬數字轉換器(ADC)為基礎。CRT高速取樣器，采用雙電子束通道，一個電子束實時運行，并將波形蹤跡寫入顯示屏，該顯示屏內有一個電荷存儲二極管陣列，二極管陣列捕獲“寫入”電子束沉積下的電荷，其后“讀取”電子束并以較慢的等效時間速度將電荷讀出。CRT高速取樣器價格昂貴，體積過大，而且限制了模擬帶寬。ADC高速取樣器，采用連續運行的模數轉換器對信號進行取樣，并以極快的速度將樣品信號轉換為二進制數，實時存入數字存儲器，但是它必須要進行復雜的實時運算，即將信號轉換為二進制數據，并在下一次采樣之前將結果存入一個大型的數據存儲器中，限制了采樣速度。

發明內容

為了克服已有技術中高速取樣器價格昂貴、體積過大、采樣速度較慢、不適宜于多路工程化測試的不足，本發明提供了一種微帶傳輸線高速取樣器。

本發明的微帶傳輸線高速取樣器包括：一條用于傳送被測脈沖的信號傳輸線，兩條用于傳送正負選通脈沖的選通傳輸線，沿著信號傳輸線抽頭設置的取樣電路和電源電路。取樣電路包括，用于被測脈沖波形取樣的取樣門，用于樣品信號快速存儲的第一級樣品保持電容器，用于樣品信號保持和緩沖減速的樣品信號保持電路，用于將樣品信號按取樣順序讀出的多路掃描電路，用于放大樣品波形的輸出放大電路。其連接關系是，被測脈沖波形通過信號傳輸線的抽頭與取樣門連接，取樣門與第一級樣品保持電容器連接，然后再與樣品信號保持電路、多路掃描電路和輸出放大電路依次連接，最后由輸出放大電路輸出樣品波形；正負選通脈沖分別通過正負選通傳輸線連接到取樣門，電源電路分別與取樣門、樣品信號保持電路、多路掃描電路和輸出放大電路連接。

所述的信號傳輸線為U型帶抽頭補償凹坑微帶傳輸線，采用曲線形式連接多個取樣門。

所述的選通傳輸線為傳輸線寬度隨選通加載端遞減的微帶傳輸線，并呈直線分布在多個取樣門之間。

所述的取樣門由四個一致性好的高速肖特基開關二極管構成，多個取樣門構成取樣門陣列。

所述的第一級樣品保持電容器采用直接制作在印制板基材上的、具有良好的一致性和容值為pF量級的三角形電容器。

所述的樣品信號保持電路為射頻場效應管和高頻場效應管構成的二級樣品信號保持電路。

所述的用于將樣品信號按取樣順序讀出的多路掃描電路由同步二進制計數器和多路模擬開關構成。

本發明的微帶傳輸線高速取樣器，采用U型并帶抽頭補償凹坑的信號傳輸線和步進特性阻抗的選通傳輸線，采用基于四肖特基二極管的平衡取樣門，直接制作在印制板基材上的三角形第一級樣品保持電容器，射頻場效應管和高頻場效應管構成的樣品信號保持電路，同步計數器和多路模擬開關構成的多路掃描電路。

本發明的微帶傳輸線高速取樣器取樣效果好，取樣速度快，體積小，造價低，能夠測量單次和重復的高速脈沖波形，適用于多路大規模工程化測試。

附圖說明

圖1為本發明的微帶傳輸線高速取樣器結構框圖

圖2為本發明的微帶傳輸線高速取樣器的局部實物結構圖

圖3為本發明的微帶傳輸線高速取樣器的信號傳輸線結構示意圖

圖4為本發明的微帶傳輸線高速取樣器的選通傳輸線結構示意圖

圖5為本發明的微帶傳輸線高速取樣器的取樣門電路原理圖

圖6為本發明的微帶傳輸線高速取樣器的樣品信號保持電路原理圖

圖7為本發明的微帶傳輸線高速取樣器的多路掃描電路原理圖

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。