CN102053183A - 一种具有阻抗匹配功能的数字示波器 - Google Patents

Abstract

一种具有阻抗匹配功能的数字示波器，包括一个用于接收被测信号的输入部件、一个用于测量被测信号的测量部件和一个控制部件，一个用于在所述的控制部件发出一个第三控制信号时，输出信号至所述的测量部件的第一电路，一个用于在所述的控制部件发出一个第四控制信号时，输出信号至所述的测量部件的第二电路，一个用于在所述的控制部件发出一个第一控制信号时，使所述的输入部件通过一个50Ω阻抗衰减模块串联连接所述的第一电路，在所述的控制部件发出一个第二控制信号时，使所述的输入部件通过一个1M欧衰减模块串联连接所述的第二电路的选择器。具有简化示波器前端电路设计难度、提高50Ω阻抗输入模式的频率限制、增加带宽、改善品特性、减小噪音的特点，特别适用于高频段数字示波器。

Description

一种具有阻抗匹配功能的数字示波器

技术领域

本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器涉及到了显示波形的测量装置领域，特别是涉及到了示波器领域。

背景技术

数字示波器是最为常见的通用测量设备，种类很多，划分方法也很多，如从结构上划分，最为常见的有台式示波器、便携式示波器和与计算机配接使用的虚拟示波器，从功能上划分，又可以分为通用示波器和专用示波器，从显示能力上，有人也将示波器分为荧光显示示波器或存储显示示波器等。

在现有技术中，数字示波器通常包括有输入模拟前端电路、数模转换电路和控制电路，其中，由于模拟前端电路一般用于完成被测信号的接入工作，包括输入阻抗匹配、信号衰减、信号缓冲、信号放大、偏置调整、带宽限制等功能，因此，所述的输入模拟前端电路的性能往往决定了该数字示波器的性能指标。

在模拟前端电路的设计中，用于匹配输入阻抗的阻抗匹配电路是十分重要的电路，因为，一旦示波器的探头连接上被测信号后，示波器就变成了被测电路的负载、成了被测电路的一部分。一旦示波器对被测电路产生影响，就会影响测量的准确性。为在测量时，尽量的减小数字示波器对被测电路的影响，使示波器可以用于检测不同的被测电路，用户往往期望数字示波器具有两种输入电阻(阻抗)模式，即一种高阻态模式(或称1MΩ输入电阻模式、或称1MΩ阻抗模式)和50Ω输入电阻模式(或称50Ω阻抗模式)。

数字示波器的高阻态模式和50Ω输入电阻模式的设计要求是不一样的，在高阻(或称1MΩ)输入模式时，需要考虑一旦被测电路的输出阻抗大于1MΩ时，会造成较大的电流经探头进入示波器，这一电流仍会对被测电路产生影响，不利于准确的测量被测电路。而在50Ω电阻输入模式下，则需要建立一个50Ω电阻电路，这一电路用来和输出阻抗为50Ω的被测电路进行阻抗匹配。如果阻抗不匹配，可能导致信号反射，使被测信号失真。

为了使数字示波器能够提供两种输入阻抗模式，现有技术中的数字示波器通常具有，参见图1：一个由BNC接口构成的信号接入部件101，一个信号预处理部件102、一个测量部件103和一个控制部件104。

当被测信号被示波器探头引入数字示波器的信号接入部件101后，被测信号经过信号预处理部件102、测量部件103后被转换为数字信号输入到控制部件104，最后，由控制部件104将被测信号的数字信号转换为波形数据，并用波形方式呈现给用户。

在预处理部件102中，信号接入部件101与测量部件103之间依次串联有一个高阻衰减网络105和一个输入信号补偿电路106，在高阻衰减网络105和输入信号补偿电路106之间连接一个1MΩ的电阻R102，该电阻R102的另一端连接公共端G，在高阻衰减网络105的输入端和公共端之间还连接有串联连接的一个继电器S101和一个50Ω电阻R101。

在示波器选择了50Ω电阻工作模式时，控制部件4使继电器S101导通，在示波器选择1MΩ电阻工作模式时，控制部件4使继电器S101断开。

当选择1MΩ电阻工作模式时，开关S101断开，被测信号由信号接入部件101输入，经过高阻衰减网络105，输出给输入信号补偿电路106。

在现有技术中，输入信号补偿电路106主要用于实现被测信号的接入和输出驱动，并用于响应控制部件4的控制，在输入的被测信号中叠加上偏置电压，实现示波器的垂直偏移调节功能。为了控制输入信号补偿电路106实现垂直偏移调节功能，控制部件104向输入信号补偿电路106输出的用于垂直偏移调节的控制信号为通过一个D/A转换模块输出的模拟电压信号。

在现有技术中，测量部件103通常包括依次串联连接的一个增益控制放大器107、一个带宽限制模块108和一个AD转换模块109，

输入信号补偿电路106输出的信号连接到增益控制放大器107，在控制模块104的控制下，增益控制放大器107可以实现不同的放大倍数，增益控制放大器107的输出连接到带宽限制模块108，在控制模块104的控制下，带宽限制模块108可以选择带宽，用于实现示波器的带宽限制的功能。带宽限制模块108的输出连接到A/D转换模块109，A/D转换模块109对输入的信号进行模数转换，并将输出的数字信号连接到控制模块4，进行数据处理和波形显示。

现有技术中的示波器，虽然可以提供两种不同的输入模式，即高阻态输入模式和50Ω输入电阻模式，但，由于高阻衰减网络105和1MΩ电阻R102的阻抗较大，对寄生参数(如寄生电容、电感)十分敏感，带宽较小。因此，在高阻衰减网络105和1MΩ电阻R102的影响下，50Ω电阻输入模式时，示波器的噪声较高、带宽较低，且在对输入信号进行衰减时，很难控制衰减前后产生的高频串扰，实现平坦的频率响应。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的不足，提供一种具有阻抗匹配功能的数字示波器。

本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器，包括一个用于接收被测信号的输入部件、一个用于测量被测信号的测量部件和一个控制部件、及：

一个第一电路，用于在所述的控制部件发出一个第三控制信号时，输出信号至所述的测量部件；

一个第二电路，用于在所述的控制部件发出一个第四控制信号时，输出信号至所述的测量部件；

一个选择器、用于在所述的控制部件发出一个第一控制信号时，使所述的输入部件串联连接所述的第一电路，在所述的控制部件发出一个第二控制信号时，使所述的输入部件串联连接所述的第二电路，

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，所述的选择器可以为一个继电器；在所述的控制部件发出所述的第一控制信号时，所述的继电器使所述的输入部件输出的信号通过一个第一阻抗衰减电路输入所述的第一电路；在所述的控制部件发出所述的第二控制信号时，所述的继电器使所述的输入部件输出的信号通过一个第二阻抗衰减电路输入所述的第二电路。

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，所述的第一阻抗衰减电路和所述的第一电路之间还可以串联连接一个第一滤波电路，所述的第二阻抗衰减电路和所述的第二电路之间还可以串联连接一个第二滤波电路；

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，所述的第一电路可以包括一个连接在其输入端和输出端之间的一个第一放大器，且所述的第一放大器具有一个使能端，在所述的控制部件向所述的使能端发出第三控制信号时，所述的第一放大器向所述的测量部件输出信号；

所述的第二电路可以包括一个连接在其输入端和输出端之间的一个第二放大器，且所述的第二放大器具有一个使能端，在所述的控制部件向所述的使能端发出第四控制信号时，所述的第二放大器向所述的测量部件输出信号。

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，还可以包括一个具有一个低频信号输入端的输入信号补偿电路，用于在所述的控制部件的控制下，选择连接所述的第一滤波电路的输入端或所述的第二滤波电路的输入端，并依据所述的输入端的输入信号对所述的第一放大器或所述的第二放大器的输入信号进行补偿。

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，所述的输入信号补偿电路还可以具有：

一个用于接收所述的控制部件输出的垂直偏置电压信号的偏置电压输入端、一个用于连接所述的测量部件的输入端的反馈信号输入端，所述的输入信号补偿电路依据来自所述的各个输入端的输入信号，对所述的第一放大器或所述的第二放大器的输入信号进行补偿。

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，所述的第一放大器和所述的第二放大器可以均为差分输出放大器，且所述的测量部件具有用于连接所述的第一放大器和所述的第二放大器的差分输出端的差分输入端。

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，当所述的第一放大器和所述的第二放大器均为差分输出放大器时，所述的输入信号补偿电路还具有输入端用于连接所述的测量部件的差分输入端，所述的输入信号补偿电路还依据来自所述的测量部件的差分输入端的差分信号对所述的第一放大器或所述的第二放大器的输入信号进行补偿。

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，所述的第一控制信号与第二控制信号为互斥信号，所述的第三控制信号与第四控制信号为互斥信号，所述的第一控制信号与第三控制信号为同步信号；与所述的第一控制信号同步，所述的控制部件使所述的低频信号输入端连接所述的第一滤波电路的输入端；与所述的第二控制信号同步，所述的控制部件使所述的低频信号输入端连接所述的第二滤波电路的输入端。

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，所述的继电器可以为双刀双置继电器，所述的继电器还同时用于控制所述的低频信号输入端连接所述的第一滤波电路的输入端或所述的第二滤波电路的输入端。

在本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器中，所述的第一阻抗衰减电路可以为50欧衰减模块，所述的第二阻抗衰减电路可以为1M欧衰减模块，且所述的50欧衰减电路和所述的第一滤波电路之间还可以具有一个50Ω终端电阻。

本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器，采用多通道方式接收测量信号，可以针对被测电路的阻抗，选择不同的信号接入通道，不仅解决了现有技术存在的50Ω匹配方式和1MΩ匹配方式相互干扰的问题，且提升了50Ω模式下的输入带宽，减小了噪音，使得电路设计更容易，更易使示波器具有平坦的频率响应特性。

附图说明

图1所示为现有技术中的数字示波器的结构说明图

图2所示为本发明的第一实施例所例举的示波器200的结构说明图

图3所示为本发明的第二实施例所例举的示波器300的结构说明图

具体实施方式

为了进一步说明本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器，下面结合附图2说明本发明所选用的第一实施例。

参见图2，本发明所选用的第一实施例选用了示波器200，在示波器200中，BNC接口201用于通过探头探测被测信号。由BNC接口201接入的被测信号输入到继电器RL1，继电器RL1用于选择被测信号输入50Ω路径202还是1MΩ路径203。

如果选择50Ω路径202，继电器RL1选择连接上触点204，此时，由BNC接口201接入的被测信号输入到继电器RL2，继电器RL2用于选择是否对由BNC接口201接入的被测信号进行衰减。当继电器RL2选择上触点205时，信号通过上面两个相互连通的上触点205、206直通；当选择下触点207时，信号经过连接在下触点207、208之间的50Ω衰减模块218输出。继电器RL2的输出端K1连接一个50Ω电阻R201，50Ω电阻R201的另一端接公共端G，继电器RL2的输出端K1还同时连接到电阻R202的一端，继电器RL2的输出端K1还连接到电容C201的一端，电阻R202的另一端连接到继电器RL1的另一个上触点209，电容C201的另一端连接到一个输入放大器210的输入端211。

如果选择1MΩ路径203，继电器RL1选择连接下触点212，由BNC接口201接入的被测信号输入到继电器RL3，继电器RL3用于选择是否对由BNC接口201接入的被测信号进行衰减。当继电器RL3选择上触点213时，信号通过上面两个互相联通的上触点213、214直通；当继电器RL3选择下触点215时，信号经过连接在下触点215、216之间的1MΩ衰减模块217，由继电器RL3的信号输出端K2输出。继电器RL3的信号输出端K2连接到电容C202和电阻R203的一端，电容C2的另一端连接到输入放大器219的输入端220，电阻R203的另一端连接到继电器RL1的另一个下触点221。

继电器RL1的信号输出端K3连接到继电器RL4、电阻R204、电容C203的一端，继电器RL4的另一端连接到电容C203的另一端，同时连接到电阻R205的一端和加法电路222的正相输入端223，电阻R204、R205的另一端连接到公共端G。加法电路222的输出端224通过电阻R206、R207连接输入放大器210、219的输入端211、220，两个输入放大器210、219的输出端225、226相互连接后连接到反馈电路227的输入端228，反馈电路227的输出端229连接到加法电路222的反相输入端230，同时，加法电路222的反相输入端230还通过电阻R208连接到D/A转换模块231的输出端232。两个输入放大器210、219的输出端225、226相互连接后还连接到到可编程放大器233的输入端234，可编程放大器233的输出连接到放大模块235，放大模块235的输出连接到带宽限制模块236的输入端，带宽限制236的输出端连接到A/D转换模块237，A/D转换模块237的输出连接到控制处理模块238。

控制处理模块238还具有连接带宽限制模块236的控制端240，用于控制示波器200的带宽。控制处理模块238还具有连接可编程放大器233的控制端241，用于控制可编程放大器233的增益。控制处理模块238还具有一个与输入放大器210的使能控制控制端243相连接的控制端242，用于使能输入放大器210，即用于控制输入放大器210，使其输出信号。控制处理模块238还具有一个与输入放大器219的使能控制控制端245相连接的控制端244，用于使能输入放大器219，即用于控制输入放大器219，使其输出信号。

在本实施例中，输入放大器210、219选用了具有使能端243、245的运算放大器(在不同的应用时，也可以选用具有输出控制端PowerDown控制端的运算放大器)。控制处理模块238可以采用逻辑电平对输入放大器210、219进行控制，如，控制处理模块238的控制端242输出逻辑高电平，控制端244输出逻辑低电平时，输入放大器210的输出端225进入高阻态，不输出信号，输入放大器219输出电压信号。又如，控制处理模块238的控制端242输出逻辑低电平，控制端244输出逻辑高电平时，输入放大器210输出电压信号，输入放大器219的输出端226进入高阻态，不输出信号。

在本实施例中，当选择50Ω阻抗输入模式时，控制处理模块238使继电器RL1切到上触点204，同时，控制处理模块238通过其控制端242、50Ω使能控制端243使能输入放大器210，并，控制处理模块238还通过其控制端244、输入放大器219的1MΩ使能控制端245禁止1MΩ路径203上的输入放大器219，即使输入放大器219的输出端226进入高阻态。这样由BNC接口201接入的被测信号经过继电器RL1、RL2、由电容C201构成的滤波电路、输入放大器210后，从输入放大器210的输出端225输出到可编程放大器233。其中：继电器RL2用于选择是否对输入信号进行衰减，不需要衰减时，控制处理模块238使继电器RL2连接上触点205，当需要衰减时，控制处理模块238可以使继电器RL2连接下触点207，使输入信号经过50Ω衰减模块218后输出，电阻R201为50Ω终端电阻，其作用是用于和被测电路的阻抗匹配。其中，电容C201用于滤波，仅将输入信号中的高频分量送到输入放大器210的输入端211。

由BNC接口201接入的被测信号经过继电器RL1、RL2后，还经过继电器RL2的输出端K1、电阻R202、继电器RL1的上触点209、继电器RL1的输出端K3、进入由电阻R204、R205、电容C203和继电器RL4构成的AC/DC耦合电路中，控制处理模块238通过控制继电器RL4闭合时，可以使所述的AC/DC耦合电路选择DC耦合方式，此时，电容C203被短路，电阻R202、R204、R205构成一个分压电路，分压后的信号被传送到加法电路222的输入端223；控制处理模块238控制继电器RL4断开时，可以使所述的AC/DC耦合电路选择AC耦合方式，此时电阻R202和电阻R204构成分压，分压后的信号经过电容C203的隔直后，将交流信号送到加法电路222的输入端223，AC耦合的截止频率由电容C203和R205构成的高通电路决定。在本实施例中，这里被设计成许可通过较低频率的交流信号，如几赫兹的交流信号。

在本实施例中，电阻R202、R204、R205的取值可以很大，比如为几百kΩ，用于减小其对50Ω终端电阻R201的影响。

在本实施例中，加法电路222由低带宽高精度运算放大器构成，只用于通过输入信号中的低频分量，由低带宽高精度运算放大器构成的加法电路222的电路增益被设计为R202/(R204||R205)，这样，输入信号的低频分量经过(R204||R205)/R202的衰减，再经过R202/(R204||R205)的增益放大，加法电路222输出信号幅度和输入一致。加法电路222的输出端224通过电阻R206连接到输入放大器210的输入端211，用于向输入放大器210提供输入信号的低频信号补偿，或称为提供低频偏置信号。

另一方面，输入放大器210的输出端225输出的信号还经过反馈电路227连接到加法电路222的反相输入端230，目的是由反馈电路227、加法电路222构成输入放大器210的一个负反馈回路，以稳定放大器210的输出。

加法电路222的反相输入端230还通过电阻208连接D/A转换模块231的输出端232，控制处理模块238通过D/A转换模块231输出模拟电压可以改变加法电路222的输出电压，进而调节放大器210的输出电压，实现对示波器200的垂直偏置的调节。

对于本实施例，由于采用了专用于50Ω阻抗模式的50Ω路径202、在终端电阻R201、50Ω衰减模块，继电器RL2的设计和PCB设计时，可以不受1MΩ路径203上的电路性能及其输入带宽的限制，专门为50Ω路径202进行设计、布局和布线，能够实现很高的带宽。在选择50Ω阻抗模式，且不对输入信号衰减时，可以通过PCB的布线，实现很好的50Ω阻抗匹配，从而使频率响应特性很好。在选择对输入信号进行衰减时，通过改善50Ω衰减模块218的性能或使用专门的50Ω衰减器件，也可以实现很好的频率响应特性。另外，在本实施例中，50Ω路径202的输入的噪声，由50Ω路径202中的电路决定，通过减小本电路的干扰源等措施，就可以使噪声很小。

在本实施例中，当选择1MΩ输入模式时，控制处理模块238使继电器RL1切到下触点212，同时，控制处理模块238通过其控制端244、1MΩ使能控制端245使能输入放大器219，并，控制处理模块238还通过其控制端242、输入放大器210的50Ω使能控制端243禁止50Ω路径202上的输入放大器210，即使输入放大器210输出端225进入高阻态。这样由BNC接口201接入的被测信号经过继电器RL1、RL3、由电容C202构成的滤波电路、输入放大器219后，从输入放大器219的输出端226输出到可编程放大器233。其中：继电器RL3用于选择是否对输入信号进行衰减，不需要衰减时，控制处理模块238使继电器RL3连接上触点213，当需要衰减时，控制处理模块238可以使继电器RL3连接下触点215，使输入信号经过1MΩ衰减模块217后输出。其中，电容C202用于滤波，仅将输入信号中的高频分量送到输入放大器219的输入端220。

由BNC接口201接入的被测信号经过继电器RL1、RL3后，还经过继电器RL3的输出端K2、电阻R203、继电器RL1的下触点221、继电器RL1的输出端K3、进入由电阻R204、R205、电容C203和继电器RL4构成的AC/DC耦合电路，最终，加法电路222的输出信号连接到输入放大器219的输入端220，此时，加法电路222用于向输入放大器219提供其输入信号的低频信号补偿信号，或称为提供低频偏置信号。

另一方面，输入放大器219的输出端226输出的信号也经过反馈电路227连接到加法电路222的反相输入端230，目的是由反馈电路227、加法电路222构成输入放大器219的一个负反馈回路，用于稳定放大器219的输出。

同样，加法电路222的反相输入端230还通过电阻208连接D/A转换模块231的输出端232，控制处理模块238通过D/A转换模块231输出模拟电压可以改变加法电路222的输出电压，进而调节放大器210的输出电压，在1MΩ输入模式下，实现对示波器200的垂直偏置的调节。

在本实施例中，用于继电器RL1的切换控制信号和输入到两个输入放大器210、219的使能控制端243、245的控制信号是同步信号，且输入到两个输入放大器210、219的使能控制端243、245的控制信号是互斥的控制信号。如控制处理模块238控制继电器RL1切换到50Ω路径202时，同时使能50Ω路径202上的输入放大器210，并控制1MΩ路径203上的输入放大器219为高阻态，或称为关断输入放大器219；当控制处理模块238控制继电器RL1切换到1MΩ路径203上时，同时使能1MΩ路径203上的输入放大器219，并使50Ω路径202上的输入放大器210为高阻态，或称为关断输入放大器210。

在本实施例中，控制处理模块238具有两个用于连接两个输入放大器210、219的使能控制端243、245的控制端242、244，对于不同的应用，控制处理模块238也可以仅采用一个控制端来控制两个输入放大器210、219，比如，使输入放大器210的使能控制端243直接连接控制处理模块238的该控制端，而使另一个输入放大器219的使能控制端245通过一个非门连接所述的控制端，如何利用一个控制端实现两个输入放大器210、219的使能控制是本领域中的公知技术，此处不再赘述。

在本实施例中，两个输入放大器210、219的输出端225、226被连接到一起，在控制处理模块238的控制下，同一时刻，只有一个放大器210、219有输出，而另一个放大器210、219处于高阻态。两个输入放大器210、219的输出端225、226连接到可编程放大器233的输入端234，可编程放大器233由控制处理模块238控制，可以对输入信号实现不同放大倍数的信号放大或称为增益调整，用于实现示波器200的垂直档位调整功能。可编程放大器233的输出连接到放大模块235，放大模块235的用于产生驱动电流，以驱动下一级A/D转换模块237，放大模块235的增益可以根据具体需要的增益动态范围设定，可以为1或小于1或大于1。放大模块235的输出连接带宽限制模块236，带宽限制模块236实现示波器200的带宽限制功能，如，带宽限制模块236可以为一个低通选择电路，控制处理模块238可以通过控制选择不同通道来控制示波器200的带宽。带宽限制模块236的输出连接A/D转换模块237，A/D转换模块237用于对被测信号进行模数转换，转换后的数据送给控制处理模块238进行数据处理，如波形显示处理、测量计算处理。

作为举例说明，为了不同的应用或需求，输入放大器210、219的输出端225、226相互连接后，其输出信号也可以先经过其他类型的信号处理后，再馈入可编程放大器233，可编程放大器233和A/D转换模块237之间，也可以是除放大模块235和带宽限制模块236以外的其它电路或信号处理模块，可编程放大器233和A/D转换模块237之间，也可以是除串联有放大模块235和带宽限制模块236外，还串联或并联有其它的电路或信号处理模块，如触发信号处理模块、校准、补偿模块、时钟模块等。

作为举例说明，为了不同的应用，A/D转换模块237可以是单片A/D转换器件组成，也可以是由多片A/D转换器件组成。

作为举例说明，控制处理模块238可以是由DSP器件、FPGA、CPLD构成，也可以是由这些器件中的部分器件组合而成。

在本实施例中，所述的加法电路222可以有多种电路结构，根据不同应用，该加法电路222可以由分立器件组成，也可以由集成电路构成。

在本实施例中，所述的反馈电路227也可以有多种电路结构，根据不同应用，该反馈电路227可以由分立器件组成，也可以由集成电路构成。

在本实施例中，所述的输入放大器210、219可以有多种电路结构，根据不同应用，该输入放大器210、219可以由分立器件组成，也可以由集成电路构成。输入放大器210、219可以采用对称设计，使两个放大器210、219的电路结构一致，也可以根据需要采用非对称设计，即使输入放大器210、219两者结构不同。

在本实施例中，所述的输入放大器210、219具有使能控制端243、245，控制处理模块238可以通过使能控制端243、245控制输入放大器210、219的输出状态，作为举例说明，在实际应用时，根据不同需要，也可以采用不具有使能控制端243、245的输入放大器210、219，而通过在输入放大器210、219的输出端225、226上串联继电器开关、或其它类型的可控开关的方式，控制处理模块238也可以实现对输入放大器210、219的输出状态的控制。

在本实施例中，继电器RL1、RL2、RL3、RL4、可以选用锁存继电器，也可以是非锁存继电器。

在本实施例中，继电器RL1和50Ω衰减模块218、继电器RL3及1MΩ衰减模块217可以选用普通的继电器和衰减电路或专用的衰减片来实现，也可以选用具有直通、衰减切换功能的专用继电器来构成。

在本实施例中，根据不同的应用或需要，所述的继电器RL2的各个接点205、206、207、208之间，所述的继电器RL3的各个接点213、214、215、216之间也可以连接有其它元器件，如用以消除静电、干扰、噪音或用于其它目的元器件。

在本实施例中，继电器RL1的上触点204与输入放大器210的输入端210之间，根据不同的应用，也可以串接、并接有其它元件或器件，比如用于消除寄生电容的元件、用于阻抗匹配、用于防止信号干扰、用于信号校准或补偿的元、器件。同样，在继电器RL1的下触点212与输入放大器219的输入端220之间，根据不同的应用，也可以串接、并接有其它元件或器件，比如用于消除寄生电容的元件、用于阻抗匹配、用于防止信号干扰、用于信号校准或补偿的元、器件。

为了进一步说明本发明的一种具有阻抗匹配功能的数字示波器，下面再结合附图3说明本发明所选用的第二实施例。

结合参考图2、图3，本实施例所选用的示波器300不同于本发明第一实施例所选用的示波器200，示波器300的输入放大器210、219具有差分输出端P、N，可编程放大器233也具有与输入放大器210、219的差分输出端P、N相连接的差分输入端和一组差分输出端，放大模块235也具有与可编程放大器233的差分输出端相连接的差分输入端和一组差分输出端，带宽限制模块236也具有与放大模块235的差分输出端相连接的差分输入端和一组差分输出端，A/D转换模块237位具有与带宽限制模块236相连接的差分输入端。

参考图3，在本实施例中，反馈电路227由运算放大器301、电阻R301、R302、R303、R304、R305连接构成。运算放大器301为低带宽高精度放大器，电阻R301、R302的一端分别连接到输入放大器301的反相输入端和正相输入端上，电阻R301、R302另一端构成了反馈电路227的输入端，用于连接输入放大器210、219的差分输出端P、N，电阻R304一端连接运算放大器301的正相输入端，另一端构成了输入端VCOM，电阻R305一端连接运算放大器301的输出端，另一端构成的反馈电路227的输出端。电阻R303跨接在运算放大器301的输出端和反相输入端之间，用以构成运算放大器301的负反馈。在本实施例中，输入端VCOM以用于调节示波器300的零点电压(或称为调零电压)，用于使示波器300的屏幕基准线与输入0V电压相对应。

在本实施例中，加法电路222由放大器302、电容C301、电阻R306、R307连接构成，放大器302的正相输入端构成加法电路222的输入端223，反相输入端构成加法电路222的输入端230，放大器302的反相输入端通过电阻R305连接反馈电路227的放大器301的输出端，放大器302的反相输入端还通过电阻R208连接D/A转换模块231的输出端232，电阻R307、R306串联在放大器302的输出端与公共端G之间，电阻R307、R306的中间接点通过电容C301连接到放大器302的反相输入端。

放大器302的输出端构成了加法电路222的输出端224，通过电阻R206、207分别连接放大器210、219的输入端211、220。

在本实施例中，两个输入放大器210、219的差分输出端P、N连接到一起，在控制处理模块238控制下，同一时刻，只有一个输入放大器210、219的差分输出端P、N输出信号、以使其差分输出端P、N上的信号输出至可编程放大器233。

在本实施例中，通过调整电阻R307、R306、R305、R308可以调整加法器222的信号放大倍数，从而调整加法电路222对输入放大器310、219的补偿强度，使得真个电路的频率响应在高低频结合部分保持平坦。

Claims (12)

1.一种具有阻抗匹配功能的数字示波器，包括一个用于接收被测信号的输入部件、一个用于测量被测信号的测量部件和一个控制部件，其特征在还具有于：

一个第一电路，用于在所述的控制部件发出一个第三控制信号时，输出信号至所述的测量部件；

一个第二电路，用于在所述的控制部件发出一个第四控制信号时，输出信号至所述的测量部件；

一个选择器、用于在所述的控制部件发出一个第一控制信号时，使所述的输入部件串联连接所述的第一电路，在所述的控制部件发出一个第二控制信号时，使所述的输入部件串联连接所述的第二电路。

2.根据权利要求1所述的示波器，其特征在于：

所述的选择器为一个继电器；

在所述的控制部件发出所述的第一控制信号时，所述的继电器使所述的输入部件输出的信号通过一个第一阻抗衰减电路输入所述的第一电路；

在所述的控制部件发出所述的第二控制信号时，所述的继电器使所述的输入部件输出的信号通过一个第二阻抗衰减电路输入所述的第二电路。

3.根据权利要求2所述的示波器，其特征在于：所述的第一阻抗衰减电路和所述的第一电路之间还串联连接一个第一滤波电路，所述的第二阻抗衰减电路和所述的第二电路之间还串联连接一个第二滤波电路；

所述的第一电路包括一个连接在其输入端和输出端之间的一个第一放大器，所述的第一放大器具有一个使能端，在所述的控制部件向所述的使能端发出第三控制信号时，所述的第一放大器向所述的测量部件输出信号；

所述的第二电路包括一个连接在其输入端和输出端之间的一个第二放大器，所述的第二放大器具有一个使能端，在所述的控制部件向所述的使能端发出第四控制信号时，所述的第二放大器向所述的测量部件输出信号。

4.根据权利要求3所述的示波器，其特征在于：

还包括一个具有一个低频信号输入端的输入信号补偿电路，用于在所述的控制部件的控制下，选择连接所述的第一滤波电路的输入端或所述的第二滤波电路的输入端，并依据所述的输入端的输入信号对所述的第一放大器或所述的第二放大器的输入信号进行补偿。

5.根据权利要求4所述的示波器，其特征在于：

所述的输入信号补偿电路还具有：

一个用于接收所述的控制部件输出的垂直偏置电压信号的偏置电压输入端、一个用于连接所述的测量部件的输入端的反馈信号输入端，

所述的输入信号补偿电路依据来自所述的各个输入端的输入信号，对所述的第一放大器或所述的第二放大器的输入信号进行补偿。

6.根据权利要求3所述的示波器，其特征在于：

所述的第一放大器和所述的第二放大器均为差分输出放大器，所述的测量部件具有用于连接所述的第一放大器和所述的第二放大器的差分输出端的差分输入端。

7.根据权利要求4所述的示波器，其特征在于：

所述的第一放大器和所述的第二放大器均为差分输出放大器，所述的测量部件具有用于连接所述的第一放大器和所述的第二放大器的差分输出端的差分输入端。

8.根据权利要求5所述的示波器，其特征在于：

所述的第一放大器和所述的第二放大器均为差分输出放大器，所述的测量部件具有用于连接所述的第一放大器和所述的第二放大器的差分输出端的差分输入端；

所述的输入信号补偿电路具有输入端用于连接所述的测量部件的差分输入端，所述的输入信号补偿电路还依据来自所述的测量部件的差分输入端的差分信号对所述的第一放大器或所述的第二放大器的输入信号进行补偿。

9.根据权利要求4、5、7或8所述的示波器，其特征在于：

所述的第一控制信号与第二控制信号为互斥信号，所述的第三控制信号与第四控制信号为互斥信号，所述的第一控制信号与第三控制信号为同步信号；

与所述的第一控制信号同步，所述的控制部件使所述的低频信号输入端连接所述的第一滤波电路的输入端；与所述的第二控制信号同步，所述的控制部件使所述的低频信号输入端连接所述的第二滤波电路的输入端。

10.根据权利要求9所述的示波器，其特征在于：

所述的继电器为双刀双置继电器，所述的继电器还同时用于控制所述的低频信号输入端连接所述的第一滤波电路的输入端或所述的第二滤波电路的输入端。

11.根据权利要求2、3、4、5、6、7、8、或10所述的示波器，其特征在于：

所述的第一阻抗衰减电路为50欧衰减模块，所述的第二阻抗衰减电路为1M欧衰减模块，且所述的50欧衰减电路和所述的第一滤波电路之间还具有一个50Ω终端电阻。

12.根据权利要求9所述的示波器，其特征在于：

所述的第一阻抗衰减电路为50欧衰减模块，所述的第二阻抗衰减电路为1M欧衰减模块，且所述的50欧衰减电路和所述的第一滤波电路之间还具有一个50Ω终端电阻。

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