具有输入电阻保护功能的示波器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有输入电阻保护功能的示波器，包括：依次串联的信号输入端、模拟前端放大电路、AD转换模块和控制处理模块，以及第一输入电阻和第二输入电阻；选择开关模块，用于使信号输入端选择性地连接模拟前端电路的第一输入端或第二输入端；电压取样模块，用于对输入信号进行电压取样并得到一个取样电压；峰值检波模块，用于对取样电压分别进行正负峰值检波并得到一个正峰值检波信号和一个负峰值检波信号；调理电路，用于对正波峰检波信号和负峰值检波信号进行处理并输出一个调理信号；控制处理模块还用于控制选择开关模块使信号输入端连接模拟前端放大电路的第二输入端。本发明专利技术的技术方案成本低，而且能够保证电路具有比较高的带宽。

【技术实现步骤摘要】
具有输入电阻保护功能的示波器
本专利技术涉及电变量测试领域，尤其涉及一种具有输入电阻保护功能的示波器。
技术介绍
示波器的输入端有通常两种输入电阻模式，低阻输入（一般为50Ω或75Ω）和高阻输入（一般为1MΩ）。示波器的输入电阻是示波器的一个重要指标，示波器连接到被测电路后，示波器的输入电阻就变成了被测电路的一部分。1MΩ输入时，对被测电路的影响比较小，但是受寄生电容影响，带宽不高。50Ω输入时，50Ω电阻输入是用来和输出阻抗为50Ω的被测电路进行阻抗匹配的，如果不匹配，会发生信号反射，不利于高带宽的实现。50Ω输入时示波器带宽能够做的很高，目前已经有几十GHz的示波器了。高带宽示波器的输入都会提供50Ω和1MΩ两种输入电阻模式，供用户选择。用户根据待测电路输出阻抗的大小合理选择示波器输入电阻，实际示波器输入信号为信号源内阻和示波器输入电阻的分压。一般来说，选择1MΩ电阻时信号损失的幅度最小，但是对阻抗匹配不利，而且1MΩ输入时，受寄生电容影响比较大，很小的电容和1MΩ电阻就可以构成截止频率较低的低通滤波器，所以一般1MΩ输入时，示波器带宽比较低，目前一般都小于1GHz；选择50Ω内阻时，一般在源阻抗为50Ω时使用，主要是和源阻抗匹配好，不会损失信号带宽。50Ω输入时，示波器带宽可以做的很大，目前最高有30多GHz。参照图1，是现有技术示波器10的结构示意图，示波器10包括依次串联的信号输入端101、继电器102、模拟前端放大电路103、AD转换模块104和控制处理模块105，以及第一输入电阻106和第二输入电阻107，所述第一输入电阻106一端接地，另一端连接模拟前端放大电路103的第一输入端，所述第二输入电阻107一端接地，另一端连接模拟前端放大电路103的第二输入端。被测信号a由信号输入端101接入，通过继电器102选择性地接入模拟前端放大电路103的第一输入端或第二输入端，如果接入模拟前端放大电路103的第一输入端也即接入了50Ω输入电阻，如果接入模拟前端放大电路103的第二输入端也即接入了1MΩ输入电阻，被测信号a由模拟前端放大电路103进行放大、衰减、带宽限制、驱动等预处理；之后，经预处理的被测信号输入给A/D转换模块104，进行模数转换处理，也即对被测信号进行采样，得到数字信号，即采样数据；最后，将数字信号输入至控制处理模块105进行存储、触发控制等数字处理，控制处理模块105的数据输出端输出波形显示数据b。如果选择50Ω输入电阻，输入电压信号直接加在示波器输入级的50Ω终端电阻上，就需要考虑50Ω电阻的额定功率问题。例如5V的信号，在50Ω终端电阻上的功率为0.5W。考虑到电阻的额定功率不能无限大，所以示波器50Ω输入电阻时，需要进行保护，防止用户输入电压过大时，超过50Ω终端电阻的额定功率，烧坏电阻，损坏示波器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有输入电阻保护功能的示波器，对示波器比较小的输入电阻进行有效的保护，防止用户输入电压过大时，烧坏电阻，损坏示波器。解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有输入电阻保护功能的示波器，包括：依次串联的信号输入端、模拟前端放大电路、AD转换模块和控制处理模块，以及第一输入电阻和第二输入电阻；所述第一输入电阻一端接地，另一端连接模拟前端放大电路的一个第一输入端，所述第二输入电阻一端接地，另一端连接模拟前端放大电路的一个第二输入端，所述第一输入电阻小于所述第二输入电阻；还包括：一个选择开关模块，用于使所述信号输入端选择性地连接所述模拟前端电路的第一输入端或第二输入端；一个电压取样模块，用于当所述信号输入端连接所述模拟前端放大电路的第一输入端时，对输入信号进行电压取样并得到一个取样电压；一个峰值检波模块，用于对所述取样电压分别进行正负峰值检波并得到一个正峰值检波信号和一个负峰值检波信号；一个调理电路，用于对所述正波峰检波信号和负峰值检波信号进行减法和低通滤波处理并输出一个调理信号；所述控制处理模块还用于获取所述调理信号的有效值并依据所述调理信号的有效值与一个阈值的比较结果来控制所述选择开关模块动作，当所述调理信号的有效值大于所述阈值时，控制所述选择开关模块动作使所述信号输入端连接所述模拟前端放大电路的第二输入端。作为举例说明，所述峰值检波模块具有一个截止频率，所述峰值检波模块包括一个正峰值检波电路和一个负峰值检波电路；当所述输入信号的频率大于峰值检波电路的截止频率时，所述正峰值检波信号是所述正峰值检波电路对取样电压进行峰值检波得到的一个正波峰包络信号；所述负峰值检波信号是所述负峰值检波电路对取样电压进行峰值检波得到的一个负波谷包络信号；当所述输入信号的频率小于峰值检波电路的截止频率时，所述正峰值检波信号是所述正峰值检波电路对取样电压进行整流得到的一个正波峰整流信号；所述负峰值检波信号是所述负峰值检波电路对取样电压进行整流得到的一个负波谷整流信号。作为举例说明，所述正峰值检波电路包括一个输入端、一个输出端、一个第一二极管、一个第一电容和一个第一电阻，所述第一二极管的阳极连接所述正峰值检波电路的输入端，第一二极管的阴极连接所述正峰值检波电路的输出端，所述第一电容的一端接地，另一端连接第一二极管的阴极，所述第一电阻的一端接地，另一端连接第一二极管的阴极；所述负峰值检波电路包括一个输入端、一个输出端，一个第二二极管、一个第二电容和一个第二电阻；所述第二二极管的阳极连接所述负峰值检波电路的输入端，第二二极管的阴极连接所述负峰值检波电路的输出端；所述第二电容的一端接地，另一端连接第二二极管的阴极；所述第二电阻的一端接地，另一端连接第二二极管的阴极。作为举例说明，所述调理电路包括：一个减法电路，用于对所述正峰值检波信号和负峰值检波信号进行相减得到一个正包络输出信号；一个低通滤波电路，用于对所述正包络输出信号进行滤波，得到所述调理信号。作为举例说明，所述调理电路包括一个第一跟随电路、一个第二跟随电路、一个减法电路和一个低通滤波电路，所述第一跟随电路用于将所述正峰值检波电路与所述减法电路进行隔离，所述第二跟随电路用于将所述负峰值检波电路与所述减法电路进行隔离，所述减法电路用于对所述正波峰包络检波信号和负波谷包络检波信号进行相减得到一个正包络输出信号，所述低通滤波电路用于对所述正包络输出信号进行滤波，得到所述调理信号。作为举例说明，所述第一跟随电路和第二跟随电路均是由放大器构成的跟随电路。作为举例说明，所述控制处理模块，包括：一个AD转换单元，用于对所述调理信号进行采样，获得采样数据；一个计算单元，用于对预设时间内的采样数据进行有效值计算，获得所述调理信号的有效值，并将该有效值与一个阈值进行比较，在有效值大于所述阈值时，输出一个控制信号；一个控制单元，用于依据所述控制信号控制所述选择开关模块动作使所述信号输入端连接所述模拟放大电路的第二输入端。作为举例说明，所述AD转换单元和所述计算单元由一个单片机构成。作为举例说明，第一输入电阻为50欧，第二输入电阻为1M欧。作为举例说明，第一输入电阻为75欧，第二输入电阻为1M欧。本专利技术的技术方案通过对比较小的输入电阻的输入信号进行电压取样，将取样后的信号利用一个峰值检波模块对所述取样后的信号进行峰值检波得到一个正峰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有输入电阻保护功能的示波器，包括：依次串联的信号输入端、模拟前端放大电路、AD转换模块和控制处理模块，以及第一输入电阻和第二输入电阻；所述第一输入电阻一端接地，另一端连接模拟前端放大电路的一个第一输入端，所述第二输入电阻一端接地，另一端连接模拟前端放大电路的一个第二输入端，所述第一输入电阻小于所述第二输入电阻；其特征在于，还包括：一个选择开关模块，用于使所述信号输入端选择性地连接所述模拟前端电路的第一输入端或第二输入端；一个电压取样模块，用于当所述信号输入端连接所述模拟前端放大电路的第一输入端时，对输入信号进行电压取样并得到一个取样电压；一个峰值检波模块，用于对所述取样电压分别进行正负峰值检波并得到一个正峰值检波信号和一个负峰值检波信号；一个调理电路，用于对所述正波峰检波信号和负峰值检波信号进行减法和低通滤波处理并输出一个调理信号；所述控制处理模块还用于获取所述调理信号的有效值并依据所述调理信号的有效值与一个阈值的比较结果来控制所述选择开关模块动作，当所述调理信号的有效值大于所述阈值时，控制所述选择开关模块动作使所述信号输入端连接所述模拟前端放大电路的第二输入端。

【技术特征摘要】
1.一种具有输入电阻保护功能的示波器，包括：依次串联的信号输入端、模拟前端放大电路、AD转换模块和控制处理模块，以及第一输入电阻和第二输入电阻；所述第一输入电阻一端接地，另一端连接模拟前端放大电路的第一输入端，所述第二输入电阻一端接地，另一端连接模拟前端放大电路的第二输入端，所述第一输入电阻小于所述第二输入电阻；其特征在于，还包括：一个选择开关模块，用于使所述信号输入端选择性地连接所述模拟前端放大电路的第一输入端或第二输入端；一个电压取样模块，用于当所述信号输入端连接所述模拟前端放大电路的第一输入端时，对输入信号进行电压取样并得到一个取样电压；一个峰值检波模块，用于对所述取样电压分别进行正负峰值检波并得到一个正峰值检波信号和一个负峰值检波信号；一个调理电路，用于对所述正峰值检波信号和负峰值检波信号进行减法和低通滤波处理并输出一个调理信号；所述控制处理模块还用于获取所述调理信号的有效值并依据所述调理信号的有效值与一个阈值的比较结果来控制所述选择开关模块动作，当所述调理信号的有效值大于所述阈值时，控制所述选择开关模块动作使所述信号输入端连接所述模拟前端放大电路的第二输入端。2.根据权利要求1所述的示波器，其特征在于，所述峰值检波模块具有一个截止频率，所述峰值检波模块包括一个正峰值检波电路和一个负峰值检波电路；当所述输入信号的频率大于峰值检波电路的截止频率时，所述正峰值检波信号是所述正峰值检波电路对取样电压进行峰值检波得到的一个正波峰包络信号；所述负峰值检波信号是所述负峰值检波电路对取样电压进行峰值检波得到的一个负波谷包络信号；当所述输入信号的频率小于峰值检波电路的截止频率时，所述正峰值检波信号是所述正峰值检波电路对取样电压进行整流得到的一个正波峰整流信号；所述负峰值检波信号是所述负峰值检波电路对取样电压进行整流得到的一个负波谷整流信号。3.根据权利要求2所述的示波器，其特征在于，所述正峰值检波电路包括一个输入端、一个输出端、一个第一二极管、一个第一电容和一个第一电阻，所述第一二极管的阳极连接所述正峰值检波电路的输入端，第一二极管的阴极连接所述正峰值检波电路的输出端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：史慧，严波，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：