阻抗变换网络电路、电路板及高速信号采集设备制造技术

本申请提供了一种阻抗变换网络电路、电路板及高速信号采集设备，涉及电子电路技术领域，解决了相关技术中阻抗变换网络电路的电压增益小且工作频率高而导致电路应用场景小的问题，本方案能够降低电路的工作频率，扩大电路的工作频率范围，同时提供较好的低频特性和高频特性，使得电路增益提升，进而有效地减少噪声的干扰。噪声的干扰。噪声的干扰。

【技术实现步骤摘要】
阻抗变换网络电路、电路板及高速信号采集设备


[0001]本申请涉及电子电路领域，尤其涉及一种阻抗变换网络电路、电路板及高速信号采集设备。

技术介绍

[0002]在示波器、高速信号采集卡等高速信号采集设备中，通常要求设置有50Ω电阻输入阻抗的档位，该50Ω电阻用于进行阻抗匹配。
[0003]在相关技术中，通常通过运算放大器、结型场效应管以及NPN三极管形成一种阻抗变换网络电路，在该电路中，低频信号以及高频分量通过电容分流，其中低频信号通过运算放大器后再进入结型场效应管以及NPN三极管组成的分立网络，而高频分量通过电容后再进入上述的分立网络中，从而确保低频和高频的性能。
[0004]但上述的阻抗变换网络电路所使用的频段受到元器件的限制，虽然所采用的结型场效应管具有较高的输入阻抗，但其输入电容较大，使得在高频上的驻波比(Voltage Standing Wave Ratio，VSWR)较大。且该阻抗变换网络电路的电压增益接近1，导致其噪声特性较差。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种阻抗变换网络电路、电路板及高速信号采集设备，解决了相关技术中阻抗变换网络电路的电压增益小且工作频率高而导致电路应用场景小的问题，本方案能够降低电路的工作频率，扩大电路的工作频率范围，同时提供较好的低频特性和高频特性，使得电路增益提升，进而有效地减少噪声的干扰。
[0006]第一方面，本申请提供了一种阻抗变换网络电路，其包括在阻抗变换网络电路的输入端设置的第一输入电阻、在阻抗变换网络电路的输出端设置的负载电阻、低频输入模块、输入级模块、偏置模块和放大模块；
[0007]其中，低频输入模块的输入端通过第二输入电阻连接阻抗变换网络电路的输入端，低频输入端的输出端连接放大模块的正相输入端，低频输入模块的输入端还通过反馈电阻连接阻抗变换网络电路的输出端，低频输入模块的输入端还通过第三输入电阻接入直流偏移信号，直流偏移信号用于调节输入信号中的直流分量，低频输入模块用于对输入信号中的低频信号进行放大；
[0008]输入级模块的输入端通过第一输入电容连接阻抗变换网络电路的输入端，输入级模块的输出端连接放大模块的反相输入端，输入级模块用于作为放大模块的输入级并对输入信号中的高频信号进行缓冲放大；
[0009]偏置模块的输出端连接放大模块的偏置端，偏置模块用于为放大模块提供直流电流；
[0010]放大模块的输出端连接阻抗变换网络电路的输出端，放大模块用于对低频信号和高频信号进行放大。
[0011]第二方面，本申请还提供了一种电路板，该电路板包括如第一方面提供的阻抗变换网络电路。
[0012]第三方面，本申请还提供一种高速信号采集设备，该高速信号采集设备包括第二方面提供的电路板。
[0013]在本申请方案中，电路能够具有较大范围的工作频率，低频信号通过低频输入模块实现信号放大并接入放大模块的正相输入端，而高频信号则通过输入级模块进行缓冲放大并接入放大模块的反相输入端，高频信号和低频信号经放大后接入负载电阻，放大器模块的正相输入端实现低频信号的注入，其电压增益与反相输入端相同，低频信号过渡平缓，幅频特性平坦，进而电路中低频特性和高频特性良好，电路增益大，有效地减少噪声的干扰。
附图说明
[0014]图1为相关技术提供的阻抗变换网络电路的电路结构示意图；
[0015]图2为本申请一实施例提供的阻抗变换网络电路的原理框图；
[0016]图3为本申请一实施例提供的低频输入模块的电路结构示意图；
[0017]图4为本申请一实施例提供输入级模块的电路结构示意图；
[0018]图5为本申请一实施例提供的偏置模块的电路结构示意图；
[0019]图6为本申请一实施例提供的放大模块的电路结构示意图；
[0020]图7为本申请一实施例提供的输出级模块的电路结构示意图；
[0021]图8为本申请一实施例提供的阻抗变换网络电路的电路结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本申请实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请实施例，而非对本申请实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请实施例相关的部分而非全部结构，本领域技术人员在阅读本申请说明书后，应该能够想到，只要技术特征不互相矛盾，那么技术特征的任意组合均可以构成可选的实施方式。
[0023]本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本申请的描述中，“多个”表示两个及以上，“若干”表示一个及以上。
[0024]在示波器、高速信号采集卡等高速信号采集设备中，通常需要有50Ω输入阻抗的档位，其中，所采用的电路结构如图1所示，图1为相关技术提供的阻抗变换网络电路的电路结构示意图。但该阻抗变换网络的电压增益接近1，其噪声特性较差。
[0025]具体地，图中以Analog input作为电路的输入端，V_offset作为电路的直流偏置端，Analog Output作为电路的输出端。电路的输入端接入输入电阻R1，而且电路通过滤波
电容C1分离高频信号以及直流和低频信号，直流和低频特性通过运算放大器U1保证，其中，直流和低频信号接入运算放大器U1的正相输入端，并由运算放大器U1的输出端通过电阻R4接入场效应管Q1的基极端，且运算放大器U1的反相输入端与输出端之间通过电容C2、电阻R5和电阻R6形成反馈支路。
[0026]高频特性则通过场效应管Q1、场效应管Q2和NPN三极管Q3形成的分立网络保证。其中，高频信号通过场效应管Q1的基极端接入分立网络，进而对信号进行放大。通过场效应管Q1、场效应管Q2和NPN三极管Q3放大后的信号，其接入负载电阻，进而从电路的输出端输出。
[0027]在该阻抗变换网络中，场效应管Q1一般选用JFET(Junction Field
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Effect Transistor，结型场效应管)或者HMET(High electron mobility transistor，高电子迁移率晶体管)来实现。虽然上述类型的晶体管具有较高的输入阻抗，但其输入电容较大，导致在高频上的驻波比较大，阻抗匹配效果差，从而限制了该阻抗变换网络的工作频段，其工作频率较高。
[0028]而且相关技术中通常采用寄生电容较低的射频三极管替换场效应管Q1。虽然该方案能够降低电容并降低驻波比，使得阻抗匹配效果更好，但该射频三极管对静态工作点较为敏感，容易导致输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻抗变换网络电路，包括在所述阻抗变换网络电路的输入端设置的第一输入电阻和在所述阻抗变换网络电路的输出端设置的负载电阻，其特征在于，还包括低频输入模块、输入级模块、偏置模块和放大模块；所述低频输入模块的输入端通过第二输入电阻连接所述阻抗变换网络电路的输入端，所述低频输入端的输出端连接所述放大模块的正相输入端，所述低频输入模块的输入端还通过反馈电阻连接所述阻抗变换网络电路的输出端，所述低频输入模块的输入端还通过第三输入电阻接入直流偏移信号，所述直流偏移信号用于调节输入信号中的直流分量，所述低频输入模块用于对输入信号中的低频信号进行放大；所述输入级模块的输入端通过第一输入电容连接所述阻抗变换网络电路的输入端，所述输入级模块的输出端连接所述放大模块的反相输入端，所述输入级模块用于作为所述放大模块的输入级并对输入信号中的高频信号进行缓冲放大；所述偏置模块的输出端连接所述放大模块的偏置端，所述偏置模块用于为所述放大模块提供直流电流；所述放大模块的输出端连接连接所述阻抗变换网络电路的输出端，所述放大模块用于对低频信号和高频信号进行放大。2.根据权利要求1所述的阻抗变换网络电路，其特征在于，所述低频输入模块包括运算放大器、第一反馈电容、第一缓冲器和第一滤波电容；所述运算放大器的反相输入端作为所述低频输入模块的输入端连接所述阻抗变换网络电路的输入端，所述运算放大器的正相输入端接地；所述第一反馈电容的两端分别连接所述运算放大器的输出端和所述运算放大器的反相输入端；所述第一缓冲器的输入端连接所述运算放大器的输出端，且所述第一缓冲器的输出端连接接地的第一滤波电容，所述第一缓冲器的输出端作为所述低频输入模块的输出端连接所述放大模块的反相输入端。3.根据权利要求1所述的阻抗变换网络电路，其特征在于，所述输入级模块包括第一偏置电阻、第一子单元和第二子单元，所述第一偏置电阻连接所述第一子单元，所述第二子单元设置在所述第一子单元的输出端；所述输入级模块通过第一偏置电阻接入偏置电压，所述第一子单元的输入端作为所述输入级模块的输入端，所述第一子单元的输出端作为所述输入级模块的输出端，所述第二子单元用于为所述第一子单元提供静态工作电压。4.根据权利要求1所述的阻抗变换网络电路，其特征在于，还包括输出级模块，所述输出级模块包括第四输入电阻、第一子单元和第二子单元，所述第一子单元的输入端连接所述第四输入电阻一端，所述第二子单元设置在所述第一子单元的输出端；所述第四输入电阻的另一端作为所述输出级模块的输入端连接所述放大模块的输出端，所述第一子单元的输出端作为所述输出级模块的输出端连接所述阻抗变换网络电路的输出端，所述第二子单元用于为所述第一子单元提供静态工作电压。5.根据权利要求3或4所述的阻抗变换网络电路，其特征在于，所述第一子单元包括第一电感、第一分压电阻、第二滤波电容和第一NPN三极管；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立功，杜少平，谢毓，张晓宇，
申请(专利权)人：广州致远仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：