[實用新型]一種示波器前端處理模塊電路

有效

• 申請號: 201320144537.6
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN203224544U
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 聶權
• 申請（專利權）人: 東莞市路晨電子科技有限公司
• 主分類號: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本實用新型涉及一種用于示波器前端信號調理的示波器前端處理模塊電路，能較好的對輸入示波器的信號進行調理，以適應ADC的輸入特性。

背景技術

當代數字示波器的基本組成主要包括，模擬前端、模數轉換器、數據采集/存儲/信號處理、顯示與人機接口。其中前兩個部分決定了示波器絕大部分性能指標，也是示波器的核心所在。示波器的測試信號帶寬很多情況下都是由模擬前端的帶寬決定的，也就是直接影響了示波器的本底噪聲和量程。

模擬前端可采用的形式有專用芯片和通用芯片搭建，采用專用芯片需投入較高的成本，在較低成本的考慮下，采用通用芯片搭建。某一已有示波器前端處理電路結構圖1所示，由無源衰減、阻抗變換、可選放大、可變增益放大等部分組成。其中阻抗變換電路如圖2所示，采用JFET運算放大器和JFET組成。

上述技術中，阻抗變換電路采用JFET運放和JFET管組成，高頻和低頻通路不一致，輸入信號的高頻成分由圖中的Q1來提供緩沖。此種處理形式容易導致高低頻銜接部分頻率幅度相位響應不平坦，導致對輸入信號產生較大的失真。

上述技術中，沒有做硬件上的直流偏移電路，則當輸入信號有較大的直流成分時，同等采樣精度下無法教精確處理波形細節。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型的目的在于，提供一種，以解決在采用非專用芯片形式設計示波器前端處理電路時，達到較低的噪聲及較好的頻率平坦度。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案為，一種示波器前端處理模塊電路，包括X1/X2衰減電路、阻抗變換電路及程控可變增益放大電路，還包括AC/DC耦合切換電路、直流電平偏移電路、程控可變及輸出緩沖電路，有輸入信號經過的AC/DC耦合切換電路和X1/X2衰減電路、將輸入信號進行阻抗緩沖的阻抗變換電路、直流電平偏移電路、再將輸入信號可控放大的程控可變增益放大電路及輸出緩沖電路依次串聯形成回路；并將輸入信號輸出至ADC。

本實用新型實現了示波器中前端電路對輸入信號的調理，而且考慮到信號調理后的噪聲系數和直流偏移穩定性，采用經過優化的信號處理電路。輸入信號先經過交AC/DC耦合切換電路及X1/X20衰減電路，然后再經阻抗變換電路進行緩沖后，送至直流電平偏移電路處理，再送進程控可變增益放大電路進行可控放大后，經一級輸出緩沖電路輸出至ADC。

其中，本實用新型中直流電平偏移處理放置在阻抗緩沖后，與在可變增益放大后進行直流電平偏移處理相比，可進行的直流偏移范圍更大。

本實用新型中阻抗變換電路采用單一寬頻帶FET輸入運放進行處理，比起使用低頻高輸入阻抗運放加FET驅動相比，具有更平坦的頻率響應，對信號處理的失真度影響更小。

本實用新型中可變增益放大電路采用型號為AD8370的數字控制可變增益放大器進行搭建，比起使用DAC（即數/模轉裝換器，一種將數字信號轉換成模擬信號的裝置。?DAC的位數越高，信號失真就越小。聲音也更清晰穩定）。電壓控制壓控可變增益放大器相比，放大器增益穩定度更高，不會受外部干擾而導致可變增益部分增益不穩，因而可以實現更好的噪聲抑制性。

作為本實用新型的進一步改進，阻抗變換電路包括有輸入端及輸出端，輸入端與輸出端之間串聯有電阻及型號為ADA4817-1的超高速電壓反饋型放大器，且有三極管與電阻并聯。

作為本實用新型的進一步改進，直流電平偏移電路包括有輸入端及輸出端，輸入端與輸出端之間串聯有電阻及型號為AD8009的電流反饋放大器。

作為本實用新型的進一步改進，程控可變增益放大電路包括有輸入端及輸出端，輸入端與輸出端之間串聯有電阻及型號為AD8370的數字控制可變增益放大器。

作為本實用新型的進一步改進，輸出緩沖電路包括有輸入端及輸出端，輸入端與輸出端之間串聯型號為AD8009的電流反饋放大器。

本實用新型的有益效果在于，為了實現示波器中前端電路對輸入信號的調理，而且考慮到信號調理后的噪聲系數和直流偏移穩定性，采用經過優化的信號處理電路。輸入信號先經過交AC/DC耦合切換電路及X1/X20衰減電路，然后再經阻抗變換電路進行緩沖后，送至直流電平偏移電路處理，再送進程控可變增益放大電路進行可控放大后，經一級輸出緩沖電路輸出至ADC；使得在采用非專用芯片形式設計示波器前端處理電路時，達到較低的噪聲及較好的頻率平坦度。

附圖說明

圖1為現有技術示波器前端處理電路結構示意圖。

圖2為現有技術示波器前端處理電路的阻抗變換電路原理圖。

圖3為本實用新型的結構框圖。

圖4為本實用新型的AC/DC耦合原理圖。