【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种电压采样电路，具体涉及一种用于射频匹配器的电压采样电路。
技术介绍
1、目前等离子蚀刻，去胶等工艺对于等离子腔状态的监控要求越来越高，而射频匹配器到等离子腔之间的电压随着腔体中气体或压强的变化，会剧烈变化。特别是应用脉冲功率的机台，对采样电路有更高的要求。针对这种情况，传统的采样电路已经无法满足客户的使用需求。
2、如图1所示，现有的射频匹配器输出端电压采样电路包括多个采样通道，每个采样通道均包括电压耦合电路、检波电路、模拟采样电路，电压耦合电路、检波电路、模拟采样电路依次相连，模拟采样电路与mcu相连。
3、图1所示的采样电路采用的是峰值检波的方式，其精度受制于选用的检波二极管器件的影响，线性度及高低温特性较差，无法满足现在对机台监控的需求。
4、而且针对不同频率，图1所示的采样方案需要重新设计相关硬件电路，增加开发周期，且测量值需要复杂的校准及补偿，电路复杂，如果需要更多路采样，电路面积会很大。
技术实现思路
1、本技术的目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供了一种用于射频匹配器的电压采样电路。
2、本技术的技术方案是这样实现的：本技术公开了一种用于射频匹配器的电压采样电路，包括信号叠加电路、调理电路、采样电路以及多个电压耦合电路，所述信号叠加电路的多个输入端分别与多个电压耦合电路的输出端连接，所述信号叠加电路的一个输出端与调理电路的输入端连接，所述调理电路的输出端与采样电路的输入端连接。
3、进一步
4、进一步地，所述信号处理电路采用fpga。
5、进一步地，所述电压耦合电路的输入端与射频匹配器输出端连接，用于采样射频匹配器后端的大功率射频信号或高压直流偏置信号。
6、进一步地，所述信号叠加电路用于将不同频率的信号合成为一个信号。
7、进一步地，所述信号叠加电路包括运放u1a、多个输入端以及一个输出端，信号叠加电路的各个输入端分别经串联的电容和电阻与运放u1a的反相输入端连接。运放u1a的同相输入端分别与电阻r5的一端和电阻r6的一端连接，电阻r5的另一端接地，电阻r6的另一端与运放u1a的输出端连接。电阻r6的两端并联有电容c5。
8、进一步地，所述调理电路包括单端转差分电路，所述单端转差分电路的输入端与信号叠加电路的输出端连接，所述单端转差分电路的第一输出端与采样电路的第一输入端连接，所述单端转差分电路的第二输出端与采样电路的第二输入端连接。
9、进一步地，所述单端转差分电路采用运放或变压器将单端信号转换为差分信号。
10、进一步地，所述调理电路还包括阻抗变换电路、滤波电路、放大电路中的一个或多个，阻抗变换电路、滤波电路、放大电路中的一个或多个位于信号叠加电路的输出端与单端转差分电路的输入端之间。
11、进一步地，所述阻抗变换电路包括运放u2a，所述运放u2a的同相输入端与信号叠加电路的输出端连接，所述运放u2a的反相输入端经电阻r7与运放u2a的输出端连接，运放u2a的输出端为阻抗变换电路的输出端。
12、所述滤波电路包括电感l1、电感l2以及电容c7、电容c8、电容c9，所述电感l1的一端分别与电阻r9的一端以及电容c7的一端连接，电阻r9的另一端与阻抗变换电路的输出端连接，电容c7的另一端接地，电感l1的另一端分别与电感l2的一端以及电容c8的一端连接，电容c8的另一端接地，电感l2的另一端分别与电阻r10的一端以及电容c9的一端连接，电容c9的另一端接地，电阻r10的另一端与单端转差分电路的输入端以及电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端接地。
13、单端转差分电路包括运放u3，运放u3的同相输入端与电阻r11的一端连接，电阻r11的另一端为单端转差分电路的输入端，运放u3的同相输入端经电阻r8与运放u3的负极输出端连接，运放u3的反相输入端分别与电阻r13的一端以及电阻r14的一端连接，电阻r13的另一端接地，电阻r14的另一端与运放u3的正极输出端连接，运放u3的正极输出端为单端转差分电路的第一输出端，运放u3的负极输出端为单端转差分电路的第二输出端。
14、进一步地，所述采样电路采用adc采样芯片，所述adc采样芯片的第一输入端与调理电路的第一输出端连接，所述adc采样芯片的第二输入端与调理电路的第二输出端连接。
15、进一步地，本技术的用于射频匹配器的电压采样电路还包括用于使输入信号的频率在adc采样芯片的第一奈奎斯特区域的抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器的第一输入端与调理电路的第一输出端连接，所述抗混叠滤波器的第二输入端与调理电路的第二输出端连接，所述抗混叠滤波器的第一输出端与采样电路的adc采样芯片的第一输入端连接，所述抗混叠滤波器的第二输出端与采样电路的adc采样芯片的第二输入端连接。
16、进一步地，所述抗混叠滤波器包括电阻r15、电阻r16和电容c10，所述电阻r15的一端为抗混叠滤波器的第一输入端，所述电阻r16的一端为抗混叠滤波器的第二输入端，电阻r15的另一端分别与电容c10的一端以及adc采样芯片的第一输入端连接，电阻r16的另一端分别与电容c10的另一端以及adc采样芯片的第二输入端连接。
17、本技术至少具有如下有益效果：本技术的用于射频匹配器的电压采样电路包括信号叠加电路、调理电路、采样电路以及多个电压耦合电路，所述信号叠加电路的多个输入端分别与多个电压耦合电路的输出端连接，所述信号叠加电路的一个输出端与调理电路的输入端连接，所述调理电路的输出端与采样电路的输入端连接，采样电路的输出端与fpga连接。采用本技术的上述电压采样电路的方案可以减少硬件重复设计，且可以适应不同频率的射频匹配器，包括400khz、2mhz、13.56mhz、40.68mhz、60mhz等等，特别适合应用在双频或者三频射频匹配器产品上。
18、采用本技术的上述电压采样电路的方案可以解决传统射频匹配器输出端多个频率电压采样问题，本技术具有较高的测量精度，且响应速度较快，可以精确地、快速地达到监控等离子腔输入的多种射频功率的电压或者极板上的直流偏置电压，并且能够满足脉冲功率下的采样要求。
19、采用本技术的上述电压采样电路的方案解决了现有技术由于电路响应问题而导致的不支持脉冲功率下的电压采样这一问题，本技术的上述电压采样电路的方案可以支持脉冲功率下的电压采样。
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1.一种用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：包括信号叠加电路、调理电路、采样电路以及多个电压耦合电路，所述信号叠加电路的多个输入端分别一一对应与多个电压耦合电路的输出端连接，所述信号叠加电路的输出端与调理电路的输入端连接，所述调理电路的输出端与采样电路的输入端连接。
2.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述采样电路的输出端与信号处理电路的输入端连接。
3.如权利要求2所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述信号处理电路采用FPGA。
4.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述电压耦合电路的输入端与射频匹配器的输出端连接，用于采样射频匹配器后端的大功率射频信号或高压直流偏置信号。
5.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述信号叠加电路包括运放U1A、多个输入端以及一个输出端，信号叠加电路的各个输入端分别经串联的电容和电阻与运放U1A的反相输入端连接，运放U1A的同相输入端分别与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，电阻R5的另一端接地，电阻
6.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述调理电路包括单端转差分电路，所述单端转差分电路的输入端与信号叠加电路的输出端连接，所述单端转差分电路的第一输出端与采样电路的第一输入端连接，所述单端转差分电路的第二输出端与采样电路的第二输入端连接。
7.如权利要求6所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述调理电路还包括阻抗变换电路、滤波电路、放大电路中的一个或多个，阻抗变换电路、滤波电路、放大电路中的一个或多个位于信号叠加电路的输出端与单端转差分电路的输入端之间。
8.如权利要求7所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述阻抗变换电路包括运放U2A，所述运放U2A的同相输入端与信号叠加电路的输出端连接，所述运放U2A的反相输入端经电阻R7与运放U2A的输出端连接，运放U2A的输出端为阻抗变换电路的输出端；
9.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述采样电路采用ADC采样芯片，所述ADC采样芯片的第一输入端与调理电路的第一输出端连接，所述ADC采样芯片的第二输入端与调理电路的第二输出端连接。
10.如权利要求1或9所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：还包括抗混叠滤波器，所述抗混叠滤波器的第一输入端与调理电路的第一输出端连接，所述抗混叠滤波器的第二输入端与调理电路的第二输出端连接，所述抗混叠滤波器的第一输出端与采样电路的ADC采样芯片的第一输入端连接，所述抗混叠滤波器的第二输出端与采样电路的ADC采样芯片的第二输入端连接。
...【技术特征摘要】
1.一种用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：包括信号叠加电路、调理电路、采样电路以及多个电压耦合电路，所述信号叠加电路的多个输入端分别一一对应与多个电压耦合电路的输出端连接，所述信号叠加电路的输出端与调理电路的输入端连接，所述调理电路的输出端与采样电路的输入端连接。
2.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述采样电路的输出端与信号处理电路的输入端连接。
3.如权利要求2所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述信号处理电路采用fpga。
4.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述电压耦合电路的输入端与射频匹配器的输出端连接，用于采样射频匹配器后端的大功率射频信号或高压直流偏置信号。
5.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述信号叠加电路包括运放u1a、多个输入端以及一个输出端，信号叠加电路的各个输入端分别经串联的电容和电阻与运放u1a的反相输入端连接，运放u1a的同相输入端分别与电阻r5的一端和电阻r6的一端连接，电阻r5的另一端接地，电阻r6的另一端与运放u1a的输出端连接；电阻r6的两端并联有电容c5。
6.如权利要求1所述的用于射频匹配器的电压采样电路，其特征在于：所述调理电路包括单端转差分电路，所述单端转差分电路的输入端与信号叠加电路的输出端...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁力，汤智汉，唐渊波，
申请(专利权)人：武汉承远电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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