[實用新型]數字示波器

有效

• 申請號: 200920246551.0
• 申請日: 2009-11-02
• 公開（公告）號: CN201540324U
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 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: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及電信號測量領域，特別涉及可以測量模擬電信號的數字示波器。

背景技術

示波器是觀察電信號時常用到的測量裝置，示波器可以改變水平檔位來改變時基從而觀察波形的細節，也可以改變垂直檔位將幅度較小的波形進行放大從而便于觀察。數字示波器(DSO)是近年發展起來的一種先進測量儀器。與傳統的模擬示波器相比，數字示波器具有很多優點，如數字示波器可以進行波形存儲、快速傅立葉變換等等。

請參考圖1，傳統的數字示波器1包括設置在一個電路板10上的一個前端調理電路11、一個A/D轉換器12、一個時鐘13和一個控制電路18。控制電路18分別連接到前端調理電路11和A/D轉換器12，時鐘13連接到A/D轉換器12，A/D轉換器12連接前端調理電路11。

請參照圖2，前端調理電路11包括依次連接的一個BNC接口111、一個衰減電路112和一個放大電路113。BNC接口111用于接收外部的待測模擬信號。衰減電路112用于在該待測模擬信號幅值較大時對其進行衰減，使得該待測模擬信號的幅值滿足數字示波器1適合測量的范圍，衰減電路112可以是阻容分壓網絡。放大電路113用于在該待測模擬信號幅值較小時對其進行放大，使得該待測模擬信號的幅值滿足數字示波器1適合測量的范圍，放大電路113包括增益可調整的可變增益放大器。該可變增益放大器一般包括一個輸入端、一個輸出端和一個控制端，該輸入端用于接收輸入信號，該輸出端用于輸出放大后的信號，該控制端可以通過D/A轉換器、解碼器等連接或者直接連接至控制電路18，由控制電路18控制該可變增益放大器的放大倍數，即增益。

請再參照圖1，在時鐘13提供的時鐘信號的基礎上，A/D轉換器12對前端調理電路11輸出的待測模擬信號進行采樣，獲得數字信號形式的多個采樣數據。該控制電路18除了承擔對前端調理電路11的衰減、放大的控制外，還承擔對該采樣數據進行存儲、轉化成顯示數據，控制顯示等工作。控制電路18可以包括一個FPGA14和一個MCU15。控制電路18可以是由FPGA、CPLD或其他類型的可編程器件構成，也可以是由MCU、CPU、DSP或其他類型微處理器構成，還可以是可編程器件和微處理器的組合。

請參考圖3，該電路板10為一個多層印刷電路板，其包括一個元件層101、一個地層17和位于該元件層101與地層17之間的絕緣層103。該元件層101根據實際需要可以設置有多個用于安裝元器件的焊盤和多條連接該元器件的導線。該地層17為一個連接參考電壓的金屬導體層。該地層17包括一個數字地171、一個模擬地172、一個連接該數字地171和模擬地172的公共地173以及位于數字地171和模擬地172之間的空地174。

請再參考圖1，由于前端調理電路11為模擬電路，因此設置于該電路板10對應模擬地172的位置。由于時鐘13、控制電路18為數字電路，因此設置于電路板10對應數字地171的位置，使得數字地171為數字電路提供參考電壓，模擬地172為模擬電路提供參考電壓。由于該A/D轉換器12同時連接有模擬信號和數字信號，因此將A/D轉換器12設置在該公共地173上。由于該數字地171的位置上所安裝的控制電路18和時鐘13都是數字器件，具有很高的工作頻率，這使得該數字地171通常具有較多的高頻噪音。為了減小數字地171中高頻噪音對模擬地172的影響，該公共地173通常制作得與A/D轉換器12寬度相同，或略大些，使得該空地174充分長，以隔開數字地171和模擬地172，防止數字地171中的高頻噪音直接流入模擬地172。

由于控制電路18需要輸出多個控制信號對該前端調理電路11進行控制，因此多條信號線16需要從數字地171的位置經過公共地173的位置到達模擬地172的位置。例如，控制電路18需要通過信號線16控制該可變增益放大器的放大倍數。之所以該信號線16從該公共地173位置經過而沒有從數字地171和模擬地172之間的空地174經過，是因此對應該信號線16上的從數字地171到達模擬地172的一個電信號，會有一個與其對應的電流回流從模擬地172回流到數字地171。這樣的設計可以盡可能的減小信號線16所對應的電流回流路徑，使電流形成的環路面積最小，從而產生最小的輻射。

然而，該數字示波器1卻存在著如下問題：