具有等效采样功能的数字示波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有等效采样功能的数字示波器，其包括窄脉冲放大电路２１和用于根据窄脉冲放大电路输出的脉冲信号计算窄脉冲宽度的控制电路２２。窄脉冲放大电路２１具有充电电流源２１１、受窄脉冲控制开关的放电电流源２１２、采样电容２１３和比较电路２１４。充电电流源２１１用于恒定向采样电容２１３提供充电电流，所述的充电电流由控制电路２２指定；受窄脉冲控制开关的放电电流源２１２在窄脉冲到来时向采样电容２１３提供一大于所述的充电电流的放电电流；比较电路２１４依据采样电容２１３上的电压是否超出阈值电压，向控制电路２２输出脉冲信号。本实用新型专利技术能够对非常窄的脉冲进行放大和测量，模块由简单硬件电路构成，降低了成本。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种显示电变量或波形的装置，特别涉及数字示波器。
技术介绍
数字示波器是一种常用的测量装置，与模拟示波器不同，数字示波器通过模数转 换器把被测量转换为数字信息。它捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限 度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止。随后，数字示波器重构波形。数字示波器的 最大优点之一是它能够存储波形，随后再做观察。数字示波器分为数字存储示波器、数字荧 光示波器和采样示波器。 采样在数字示波器中是非常重要的，采样是为了方便存储、处理或显示，把部分输 入信号转变为许多离散电信号的过程。采样与抓拍类似，每一个瞬间图像代表波形上某一 时刻的特定点，这些瞬间图像按照时间顺序排列起来，就能够重构输入信号。现在的数字示 波器采用两种基本的采样方式实时采样和等效采样。对于频率范围在示波器最大采样频 率一半以下的信号，实时采样是理想的方式，此时，通过一次"扫描"波形，示波器就能获得 足够多的点，重构精确的图像。当信号频率超过示波器采样频率的一半时，等效采样可以精 确捕获这些信号。为构建重复信号的图像，在每一个重复期内，等效采样只采集少量的信 息，波形逐渐累积而成，等效采样通过如此多次采样，把在信号的不同周期中采样得到的数 据进行重组，从而重建原始的信号波形。 等效采样过程中，需要计算等效采样时每次采样的触发点和采样点的间隔时间， 根据这个时间间隔，将多次采样的数据重新进行排列，排列后的数据送给控制电路，进行存 储和显示。这个时间很短，很难直接测量，通常将这个短时间转换为窄脉冲形式，通过窄脉 冲放大电路将这个窄脉冲进行放大，计算放大后的脉冲宽度，根据放大倍数，就可以推出原 有窄脉冲的宽度，从而得到这个时间间隔。 参照图l，现有技术的数字示波器包含窄脉冲放大电路ll，控制电路12，窄脉冲放 大电路11的输出端连接控制电路12 。窄脉冲放大电路11包括计数器模块111、乘法器112、 计数器输出模块113、单稳态触发模块114。计数器模块111、乘法器112、计数器输出模块 113依次串联，计数器输出模块113用于复位单稳态触发器114。 计数器模块111在输入窄脉冲的高电平或者低电平时用一个高频时钟进行计数， 窄脉冲的宽度等于计数个数乘以计数时钟的周期。然后将计数的个数乘以窄脉冲的周期， 输入到计数器输出模块113，计数器输出模块113用于复位单稳态触发器114，单稳态触发 器114在输入窄脉冲的第一个沿触发置位，在计数器输出模块113的溢出位进行复位，从而 输出一个宽度放大后的脉冲。对于窄脉冲宽度较小的信号，计数器模块111可以采用固定 相位差的多路时钟进行计数，然后取平均值的做法提高分辨率。窄脉冲放大电路11可以用 数字逻辑器件构成，也可以使用FPGA或CPLD完成，控制电路可以由CPU、 MCU构成，也可以 由CPU与FPGA、 DSP组合构成或MCU与FPGA、 DSP组合构成。 现有技术存在以下的一些问题计数时钟需要小于窄脉冲的宽度，否则无法计数。对于宽度特别小的窄脉冲，就需要提供很高的计数时钟，而这个时钟还受到逻辑器件的限 制，从而很难测量非常窄的脉冲，比如小于Ins的情况。脉冲放大倍数由乘法器构成，无法 实现灵活的调整。脉冲靠计数时钟进行计数，对脉冲宽度的分辨率不高。逻辑设计复杂，如 果测量很窄的脉冲，需要选择I/O频率很高的逻辑器件或FPGA、 CPLD，成本较高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是解决现有技术的不足，提供一种具有等效采 样功能的数字示波器。 为解决上述技术问题，本技术提供的数字示波器，包括一窄脉冲放大电路、一用于根据窄脉冲放大电路输出的脉冲信号计算窄脉冲宽度的控制电路。所述的窄脉冲放大电路具有一充电电流源、一受窄脉冲控制开关的放电电流源、一采样电容和一比较电路；所述的充电电流源用于恒定向所述的采样电容提供一充电电流，所述的充电电流由所述的控制电路指定；所述的受窄脉冲控制开关的放电电流源在窄脉冲到来时向所述的采样电容提供一大于所述的充电电流的放电电流；所述的比较电路依据采样电容上的电压是否超出阈值电压，向所述的控制电路输出脉冲信号。 所述放电电流至少比所述充电电流大50倍。 所述受窄脉冲控制开关的放电电流源可以由开关电路和放电电流源组成。 所述开关电路可以是差分输入的。 所述开关电路可以由一个三极管构成；所述三极管的发射极连接所述放电电流源 的输出端。所述开关电路可以由第一三极管和第二三极管组成；所述第一三极管和第二三极 管的发射极相互连接后与所述放电电流源的输出端相连接，所述第一三极管的集电极连接 电源，所述第二三极管的集电极连接所述充电电流源的输出端。 所述开关电路可以由集成双二极管HFA3134构成。 所述比较电路可以由第一电容、第三三极管、第四三极管、第六三极管和集成双二 极管组成；所述第一电容一端接地，另一端连接第四三极管的基极；所述第四三极管的集 电极连接第六三极管的基极；所述集成双二极管连接在第三三极管基极和第四三极管基极 之间；所述比较电路的输入端是第三三极管的基极和第四三极管的基极，输出端是第六三 极管的基极。 所述比较电路可以由第一电容、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第六三极 管和集成双二极管组成；所述第一电容一端接地，另一端连接第四三极管的基极；所述第 三三极管的集电极连接第五三极管的基极；所述第四三极管的集电极连接第六三极管的基 极；所述集成双二极管连接在第三三极管基极和第四三极管基极之间；所述比较电路的输 入端是第三三极管的基极和第四三极管的基极，输出端是第五三极管的基极和第六三极管 的基极。 所述比较电路可以是集成比较器芯片ADCMP605BCPZ。 本技术与现有技术相比有如下有益效果本技术能够对非常窄的脉冲进 行放大，能够分辨的最窄脉冲取决于开关电路的速度，可以选择高频的开关三极管，最短脉 冲时间可以小于lns。脉冲宽度的放大倍数可以灵活调整，通过改变充电电流，可以校准到一个需要的固定倍数上，不需要可编程逻辑或软件的参与，完全由硬件电路完成。电路性能 只由其中几个器件决定，可以根据窄脉冲的宽度进行灵活的器件调整，其余器件可以选择 普通的器件，降低了成本。附图说明图1是现有技术数字示波器1的原理说明图 图2是本技术数字示波器2的的原理说明图 图3是本技术的具体实施例1的原理图 图4是本技术的具体实施例2的原理图 图5是本技术的具体实施例3的原理图 图6是本技术电容充放电电压波形图 图7是本技术脉冲放大示意图具体实施方式以下结合附图说明本技术的具体实施方式。实施例1 : 参照图2，数字示波器2包括窄脉冲放大电路21和控制电路22，窄脉冲放大电路 21的输出端连接控制电路22。 窄脉冲放大电路21由充电电流源211、受窄脉冲控制开关的放电电流源212、采样 电容213，比较电路214组成；充电电流源211用于恒定地对采样电容213充电，充电电流 为11 ，受窄脉冲控制开关的放电电流源212用于对采样电容213放电，放电电流为12，且12 > Il，采样电容213上的电压与一阈值电压经过比较电路214，向控制电路22输出一宽脉 冲信号。 参照图3，在本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有等效采样功能的数字示波器，包括一窄脉冲放大电路、一用于根据窄脉冲放大电路输出的脉冲信号计算窄脉冲宽度的控制电路，其特征在于：所述的窄脉冲放大电路具有一充电电流源、一受窄脉冲控制开关的放电电流源、一采样电容和一比较电路；所述的充电电流源用于恒定向所述的采样电容提供一充电电流，所述的充电电流由所述的控制电路指定；所述的受窄脉冲控制开关的放电电流源在窄脉冲到来时向所述的采样电容提供一大于所述的充电电流的放电电流；所述的比较电路依据采样电容上的电压是否超出阈值电压，向所述的控制电路输出脉冲信号。

【技术特征摘要】

【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：实用新型
国别省市：11[中国|北京]