[發明專利]一種具有高頻低頻路徑分離電路的示波器

有效

• 申請號: 200910237777.9
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN102062797A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 王悅;王鐵軍;李維森
• 申請（專利權）人: 北京普源精電科技有限公司
• 主分類號: G01R13/00
• 分類號: G01R13/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及示波器或其它測量儀器的輸入模擬電路，尤其涉及一種具有高頻低頻路徑分離電路的示波器。

背景技術

示波器或其它測量儀器的輸入模擬電路決定了其帶寬等關鍵指標，測量儀器不可避免地對被測電路會產生影響，需要盡可能的減小影響，就需要有高的輸入電阻和低的輸入電容，這兩項指標是示波器或測量儀器的重要指標之一。示波器的輸入模擬電路除了實現高輸入阻抗和低輸入電容的功能，還完成諸如AC耦合、DC耦合、大輸入偏置電壓范圍、高輸入電壓、高DC測量精度、高帶寬、低噪聲等功能，這些都是示波器硬件電路的關鍵指標。

現有示波器或其它測量儀器的輸入模擬電路如圖1所示，信號由示波器輸入端子輸入，經過一電容連接到JFET(結型場效應管)的柵極，電容并聯一個開關，實現AC/DC的切換，JFET的柵極連接1MΩ電阻到地，JFET的漏極連接電源VCC，源極通過一個電阻接地，源極同時連接到加法電路的一個輸入端，加法電路的另一輸入端連接示波器內部的直流偏置控制電壓OFFSET，加法電路的輸出連接到放大電路，放大電路的輸出連接到ADC。該電路構成了示波器的輸入信號調理電路，本發明著重于放大電路之前的電路。

圖1所示電路的工作原理如下：

信號輸入，如果開關閉合，為直流耦合方式；如果開關斷開，信號的直流成分被電容隔離，交流成分由電容經過，為交流耦合方式。JFET管作為輸入緩沖器件，本身具有很高的輸入電阻和低輸入電容，JFET的輸入電阻和1MΩ電阻并聯作為示波器的輸入電阻。JFET的連接為源極跟隨器，輸入阻抗大，輸出的阻抗較小，實現了阻抗變化和跟隨器的功能。JFET電路的輸出和示波器內部的偏置控制電壓OFFSET相加，輸入給放大器，進行增益的放大，然后送給ADC進行采樣。

現有示波器或其它測量儀器的輸入模擬電路存在問題及其不良效果：

1)、DC精度不高。由于輸入極完全靠JFET跟隨電路，JFET電路的直流精度不高。

2)、輸入耐壓低。輸入耐壓，由JFET柵極的耐壓，由JFET管子本身決定，不會很大。

3)、輸入電容大。輸入電容由AC/DC開關的對地電容和JFET輸入電容并聯組成，電容較大。

4)、帶寬較低。輸入電容和被測電路的輸出電阻構成低通電路。輸入電容大，導致輸入帶寬低。

5)、干擾大，噪聲大。輸入電容較大，導致容易受到干擾，噪聲較大。

6)、輸出驅動能力不夠。JFET為源極跟隨器，輸出電流有限。

7)、信號輸入偏移范圍小。信號輸入偏移范圍由JFET的輸入電壓范圍相關，較小。

8)、頻率響應平坦度差。由于信號完全由JFET管子跟隨，則示波器的頻率響應平坦度由JFET管子決定，JFET管子的低頻響應和高頻響應差別較大。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種具有高頻低頻路徑分離電路的示波器，以解決上述現有技術存在的缺點，實現一個高輸入電阻、低輸入電容、DC精度高、輸入耐壓高、帶寬大、低噪聲、信號輸入偏移范圍大、頻率響應平坦度好的示波器輸入電路。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種具有高頻低頻路徑分離電路的示波器，該示波器包括一高頻低頻路徑分離電路，該高頻低頻路徑分離電路包括一衰減切換電路31、一高頻路徑電路32和一低頻路徑電路33，示波器的輸入信號進入該衰減切換電路31，被該衰減切換電路31中的一雙刀雙置繼電器進行切換，然后進入高頻路徑電路32和低頻路徑電路33，示波器的輸入信號再分別從高頻路徑電路32和低頻路徑電路33輸出，高頻輸出與輸入信號為1:1，低頻輸出與信號輸入為1:1，即信號輸入和信號輸出為1:1跟隨，完成高頻成分和低頻成分的分離過程。

上述方案中，該衰減切換電路31由一個雙刀雙置繼電器進行切換，該雙刀雙置繼電器具有8個引腳，如果切換成繼電器引腳2連接3且6連接7，則信號1:1經過；如果切換成繼電器引腳3連接4且5連接6，信號經過衰減電路衰減后由引腳6輸出。

上述方案中，該示波器的輸入信號進入高頻路徑電路32后，在高頻路徑電路32中該信號經過電容C1耦合，連接到JFET管Q1的柵極，同時連接到第四電阻R4，JFET管的漏極連接到電源VCC，JFET管的源極經第九電阻R9連接到第一電流源I1，JFET管的源極同時連接到第二三極管Q2的基極，第二三極管Q2的集電極連接到電源VCC，第二三極管Q2的發射極為信號輸出，同時經過第十電阻R10連接到第二電流源I2。