一种具有高频低频路径分离电路的示波器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高频低频路径分离电路的示波器，该示波器包括一高频低频路径分离电路，该高频低频路径分离电路包括一衰减切换电路、一高频路径电路和一低频路径电路，示波器的输入信号进入该衰减切换电路，被该衰减切换电路中的一双刀双置继电器进行切换，然后进入高频路径电路和低频路径电路，示波器的输入信号再分别从高频路径电路和低频路径电路输出，高频输出与输入信号为１：１，低频输出与信号输入为１：１，即信号输入和信号输出为１∶１跟随，完成高频成分和低频成分的分离过程。本发明专利技术实现了一个高输入电阻、低输入电容、ＤＣ精度高、输入耐压高、带宽大、低噪声、信号输入偏移范围大、频率响应平坦度好的示波器输入电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及示波器或其它测量仪器的输入模拟电路，尤其涉及一种具有高频低频路径分离电路的示波器。
技术介绍
示波器或其它测量仪器的输入模拟电路决定了其带宽等关键指标，测量仪器不可避免地对被测电路会产生影响，需要尽可能的减小影响，就需要有高的输入电阻和低的输入电容，这两项指标是示波器或测量仪器的重要指标之一。示波器的输入模拟电路除了实现高输入阻抗和低输入电容的功能，还完成诸如AC耦合、DC耦合、大输入偏置电压范围、高输入电压、高DC测量精度、高带宽、低噪声等功能，这些都是示波器硬件电路的关键指标。现有示波器或其它测量仪器的输入模拟电路如图1所示，信号由示波器输入端子输入，经过一电容连接到JFET(结型场效应管)的栅极，电容并联一个开关，实现AC/DC的切换，JFET的栅极连接1MΩ电阻到地，JFET的漏极连接电源VCC，源极通过一个电阻接地，源极同时连接到加法电路的一个输入端，加法电路的另一输入端连接示波器内部的直流偏置控制电压OFFSET，加法电路的输出连接到放大电路，放大电路的输出连接到ADC。该电路构成了示波器的输入信号调理电路，本专利技术着重于放大电路之前的电路。图1所示电路的工作原理如下：信号输入，如果开关闭合，为直流耦合方式；如果开关断开，信号的直流成分被电容隔离，交流成分由电容经过，为交流耦合方式。JFET管作为输入缓冲器件，本身具有很高的输入电阻和低输入电容，JFET的输入电阻和1MΩ电阻并联作为示波器的输入电阻。JFET的连接为源极跟随器，输入阻抗大，输出的阻抗较小，实现了阻抗变化和跟随器的功能。JFET电路的输出和示波器内部的偏置控制电压OFFSET相加，输入给放大器，进行增益的放大，然后送给ADC进行采样。现有示波器或其它测量仪器的输入模拟电路存在问题及其不良效果：1)、DC精度不高。由于输入极完全靠JFET跟随电路，JFET电路的直流精度不高。2)、输入耐压低。输入耐压，由JFET栅极的耐压，由JFET管子本身决定，不会很大。3)、输入电容大。输入电容由AC/DC开关的对地电容和JFET输入电容并联组成，电容较大。4)、带宽较低。输入电容和被测电路的输出电阻构成低通电路。输入电容大，导致输入带宽低。5)、干扰大，噪声大。输入电容较大，导致容易受到干扰，噪声较大。6)、输出驱动能力不够。JFET为源极跟随器，输出电流有限。7)、信号输入偏移范围小。信号输入偏移范围由JFET的输入电压范围相关，较小。8)、频率响应平坦度差。由于信号完全由JFET管子跟随，则示波器的频率响应平坦度由JFET管子决定，JFET管子的低频响应和高频响应差别较大。-->
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种具有高频低频路径分离电路的示波器，以解决上述现有技术存在的缺点，实现一个高输入电阻、低输入电容、DC精度高、输入耐压高、带宽大、低噪声、信号输入偏移范围大、频率响应平坦度好的示波器输入电路。(二)技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种具有高频低频路径分离电路的示波器，该示波器包括一高频低频路径分离电路，该高频低频路径分离电路包括一衰减切换电路31、一高频路径电路32和一低频路径电路33，示波器的输入信号进入该衰减切换电路31，被该衰减切换电路31中的一双刀双置继电器进行切换，然后进入高频路径电路32和低频路径电路33，示波器的输入信号再分别从高频路径电路32和低频路径电路33输出，高频输出与输入信号为1:1，低频输出与信号输入为1:1，即信号输入和信号输出为1:1跟随，完成高频成分和低频成分的分离过程。上述方案中，该衰减切换电路31由一个双刀双置继电器进行切换，该双刀双置继电器具有8个引脚，如果切换成继电器引脚2连接3且6连接7，则信号1:1经过；如果切换成继电器引脚3连接4且5连接6，信号经过衰减电路衰减后由引脚6输出。上述方案中，该示波器的输入信号进入高频路径电路32后，在高频路径电路32中该信号经过电容C1耦合，连接到JFET管Q1的栅极，同时连接到第四电阻R4，JFET管的漏极连接到电源VCC，JFET管的源极经第九电阻R9连接到第一电流源I1，JFET管的源极同时连接到第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的集电极连接到电源VCC，第二三极管Q2的发射极为信号输出，同时经过第十电阻R10连接到第二电流源I2。上述方案中，该JFET管的栅极同时连接到过压保护电路，防止JFET管的栅极电压过大，对器件损坏。上述方案中，该衰减切换电路31的输出同时连接到第一电阻R1，第一电阻R1另一端连接到第二电阻R2、第二电容C2和第二开关RL2，第二电阻R2的另一端接地，第二开关RL2与第二电容C2的另一端相连，并连接到第三电阻R3和第一放大器U1的正输入端，第三电阻R3的另一端接地。上述方案中，该第一放大器U1的负输入端通过第七电阻R7连接的偏置调节OFFSET，第一放大器U1的负输入端同时通过第八电阻R8连接到第二三极管Q2的射极，第一放大器U1的输出通过第五电阻R5和第六电阻R6接地，第五电阻R5的另一端通过第三电容C3连接到第一放大器U1的负输入端，第一放大器U1的输出同时通过第四电阻R4连接到JFET管Q1的栅极。上述方案中，该衰减切换电路31的输出信号经第一电容C1耦合，高频成分通过JFET管Q1和第二三极管Q2输出，第一电流源I1和第二电流源I2作为有源负载，提高JFET管Q1和第二三极管Q2的驱动能力。上述方案中，该衰减切换电路31的输出信号经过第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的分压，以及偏置调节OFFSET信号经过第一放大器U1输出，只有信号的低频成分被经过放大，第一放大器U1的输出通过第四电阻R4连接到JFET管Q1的栅极，提供JFET管Q1和第二三极管Q2的静态工作点，第一放大器U1同时通过第八电阻R8和高频路径构-->成一个大的反馈电路，低频分量通过第八电阻R8和第二三极管Q2输出的高频分量组成完整的信号频率输出。上述方案中，在高频路径电路32中，JFET管Q1和第二三极管Q2均连接成跟随器输出，整个高频路径电路32的放大倍数为1∶1，第一电流源I1、第二电流源I2、第九电阻R9和第十电阻R10作为有源负载，能够使跟随器的跟随比更接近1∶1，同时能够增大驱动能力。上述方案中，该高频路径电路32的静态工作点由低通路径提供，通过第四电阻R4和第八电阻R8来实现，其中第四电阻R4和第一电容C1构成了高通电路，高通电路的截止频率决定了高频路径电路32的截止频率。上述方案中，该低频路径电路33中包含AC/DC耦合切换电路，在低频路径电路33中，输入信号经过第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的分压连接到第一放大器U1的正输入端；当第二开关RL2闭合时，第二电容C2短路，为DC耦合，分压关系为第一电阻R1和第二电阻R2、第三电阻R3的并联进行分压；当第二开关RL2断开时，第二电容C2将直流成分隔离，构成AC耦合，分压关系为第一电阻R1和第二电阻R2分压，AC耦合的截止频率由第二电容C2和第三电阻R3构成的高通电路决定；第七电阻R7、第八电阻R8和第一放大器U1构成了比例放大电路，放大倍数为R8/R7，如果R1/(R2||R3)＝R8/R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该示波器包括一高频低频路径分离电路，该高频低频路径分离电路包括一衰减切换电路（３１）、一高频路径电路（３２）和一低频路径电路（３３），示波器的输入信号进入该衰减切换电路（３１），被该衰减切换电路（３１）中的一双刀双置继电器进行切换，然后进入高频路径电路（３２）和低频路径电路（３３），示波器的输入信号再分别从高频路径电路（３２）和低频路径电路（３３）输出，高频输出与输入信号为１：１，低频输出与信号输入为１：１，即信号输入和信号输出为１∶１跟随，完成高频成分和低频成分的分离过程。

【技术特征摘要】
1.一种具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该示波器包括一高频低频路径分离电路，该高频低频路径分离电路包括一衰减切换电路(31)、一高频路径电路(32)和一低频路径电路(33)，示波器的输入信号进入该衰减切换电路(31)，被该衰减切换电路(31)中的一双刀双置继电器进行切换，然后进入高频路径电路(32)和低频路径电路(33)，示波器的输入信号再分别从高频路径电路(32)和低频路径电路(33)输出，高频输出与输入信号为1:1，低频输出与信号输入为1:1，即信号输入和信号输出为1∶1跟随，完成高频成分和低频成分的分离过程。2.根据权利要求1所述的具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该衰减切换电路(31)由一个双刀双置继电器进行切换，该双刀双置继电器具有8个引脚，如果切换成继电器引脚2连接3且6连接7，则信号1:1经过；如果切换成继电器引脚3连接4且5连接6，信号经过衰减电路衰减后由引脚6输出。3.根据权利要求1所述的具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该示波器的输入信号进入高频路径电路(32)后，在高频路径电路(32)中该信号经过电容C1耦合，连接到JFET管(Q1)的栅极，同时连接到第四电阻(R4)，JFET管的漏极连接到电源VCC，JFET管的源极经第九电阻(R9)连接到第一电流源(I1)，JFET管的源极同时连接到第二三极管(Q2)的基极，第二三极管(Q2)的集电极连接到电源VCC，第二三极管(Q2)的发射极为信号输出，同时经过第十电阻(R10)连接到第二电流源(I2)。4.根据权利要求3所述的具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该JFET管的栅极同时连接到过压保护电路，防止JFET管的栅极电压过大，对器件损坏。5.根据权利要求1所述的具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该衰减切换电路(31)的输出同时连接到第一电阻(R1)，第一电阻(R1)另一端连接到第二电阻(R2)、第二电容(C2)和第二开关(RL2)，第二电阻(R2)的另一端接地，第二开关(RL2)与第二电容(C2)的另一端相连，并连接到第三电阻(R3)和第一放大器(U1)的正输入端，第三电阻(R3)的另一端接地。6.根据权利要求5所述的具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该第一放大器(U1)的负输入端通过第七电阻(R7)连接的偏置调节OFFSET，第一放大器(U1)的负输入端同时通过第八电阻(R8)连接到第二三极管(Q2)的射极，第一放大器(U1)的输出通过第五电阻(R5)和第六电阻(R6)接地，第五电阻(R5)的另一端通过第三电容(C3)连接到第一放大器(U1)的负输入端，第一放大器(U1)的输出同时通过第四电阻(R4)连接到JFET管(Q1)的栅极。7.根据权利要求1所述的具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该衰减切换电路(31)的输出信号经第一电容(C1)耦合，高频成分通过JFET管(Q1)和第二三极管(Q2)输出，第一电流源(I1)和第二电流源(I2)作为有源负载，提高JFET管(Q1)和第二三极管(Q2)的驱动能力。8.根据权利要求1所述的具有高频低频路径分离电路的示波器，其特征在于，该衰减切换电路(31)的输出信号经过第一电阻(R1)、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王悦，王铁军，李维森，
申请(专利权)人：北京普源精电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]