CN103185823B - 一种具有频响补偿电路的示波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有频响补偿电路的示波器，包括模拟接入单元和模数处理单元，模拟接入单元的输出端和模数处理单元的输入端之间串联连接有频响补偿电路，频响补偿电路包括：由一个电阻、一个电容和一个电感并联构成的RLC并联电路，RLC并联电路连接在频响补偿电路的输入端和频响补偿电路的输出端之间。本发明根据电阻、电容和电感的取值，可以调整频响补偿的频率范围；并且频率补偿选频性能好，由于频响补偿电路的波谷与原频响曲线的波峰相对应，因此对峰值较大的高频补偿时，不影响相对低的频段；此外，当信号频率很低时，电感近似短路，终端电阻上的值就是信号输入值，不影响直流增益。

Description

一种具有频响补偿电路的示波器

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，特别是涉及一种具有频响补偿电路的示波器。

背景技术

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。示波器的输入电阻一般有两种模式，低阻输入(一般为50Ω或75Ω)和高阻输入(一般为1MΩ)。高阻输入时，对被测电路的影响比较小，但是受寄生电容影响，带宽不高。下面，以50Ω低阻输入为例进行说明。50Ω输入电阻用来和输出阻抗为50Ω的被测电路进行阻抗匹配，如果二者不匹配，则会发生信号反射，不利于高带宽的实现。50Ω输入电阻时，示波器的带宽能够做的很高，目前已经有几十GHz的示波器了。

如图1所示，为现有技术一种示波器的结构示意图。示波器10包括依次串联的BNC接口106、输入衰减控制模块101、模拟前端放大电路102、A/D转换模块103和数字处理模块104，以及串联在控制处理模块104和模拟前端放大电路102之间的D/A转换模块105，输入衰减控制模块101包括一个终端电阻1011，终端电阻1011一端接地、另一端通过一连接节点1012与模拟前端放大电路102的输入端相连。终端电阻1011也即示波器100的输入电阻，它是源电阻的终端匹配电阻，源电阻也就是被测电路的输出电阻。

被测信号a由BNC接口接入，并输入至输入衰减控制模块101进行增益调节；经增益调节后的被测信号由输入衰减控制模块101输入至模拟前端放大电路102，由模拟前端放大电路102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103，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；最后，将数字信号输入至数字处理模块104进行数字处理，数字处理模块104的数据输出端输出用于波形显示的采样数据b。此外，数字处理模块104的控制输出端还产生一控制信号c，用以控制D/A转换模块105产生偏置信号，模拟前端放大电路102依据该偏置信号进行偏置处理。

终端电阻1011可以只是单个的50Ω电阻，也可以是多个电阻并联构成50Ω；输入衰减控制模块101还可以包括连接在其输入端和连接节点之间的衰减电路1013，衰减电路1013可以是直通衰减切换模块，也可以是衰减网络。图2为输入衰减控制模块101的结构示意图。

如图2(a)所示，为一种输入衰减控制模块的结构示意图，衰减电路1013由直通衰减切换模块构成。当小垂直灵敏度时，继电器RL1切换至上方直通电路1014；大垂直灵敏度时，继电器RL1切换至下方的50Ω衰减模块1015，对被测信号进行衰减后输出给50Ω终端电阻，其中，衰减电路1013的输入电阻也是50Ω，用于和源电阻匹配。

如图2(b)所示，为另一种输入衰减控制模块的示意图，衰减电路1013由衰减网络构成。衰减网络可能为一个半导体芯片，也可能是可控的电阻网络。其输入电阻也为50Ω，用于和源电阻匹配，输出也需要接50Ω的终端电阻进行阻抗匹配。衰减网络可设置衰减倍数为1，也可以是小于1，衰减的倍数可控。

现有技术中前端的频率响应主要由输入衰减控制模块101和模拟前端放大电路102的频响决定。如果输入衰减控制模块101或者模拟前端放大电路102的频响曲线不平坦，即在不同频率处响应大小不一致，超出了指标要求，或希望频响曲线更加平坦，这时就需要进行频响补偿。

为了解决上述问题，现有技术的做法是在模拟前端放大电路102和A/D转换模块103之间增加补偿网络，对频响曲线进行补偿，以达到需要的平坦度，如图3所示，为现有技术一种具有频响补偿电路的示波器的结构示意图。示波器30的模拟前端放大电路102和A/D转换模块103之间依次串联连接有RC补偿网络301和LC补偿网络302，这两个补偿网络可以单独在，也可以共同存在。RC补偿网络301的第一输入端和第一输出端之间连接有R1、C1并联的RC电路，其第二输入端和第二输出端之间连接有R2、C2并联的RC电路。LC补偿网络302的第一输入端和第一输出端之间连接有L1，第二输入端和第二输出端之间连接有L2，第一输出端和第二输出端连接有C3。

RC补偿网络301的工作原理如下：高速A/D转换模块103的输入电阻一般比较小，一般为差分100Ω，通过增加RC并联网络，当信号频率比较低时，C1、C2近似断路，信号经过电阻R1、R2和A/D转换模块103内阻分压；当信号频率逐渐升高，C1、C2的容抗逐渐变小，A/D转换模块103输入信号的幅度就是R1、C1、R2、C2并联阻抗和A/D转换模块103输入电阻的分压，由于C1、C2容抗变小，导致R1、C1、R2、C2并联阻抗变小，从而A/D转换模块103输入的信号幅度变大。如图4所示，为现有技术的频响补偿原理示意图。增加RC补偿网络301后的效果是当被测信号频率升高，A/D转换模块103的输入逐渐增大，使频响曲线的高频端往上翘。

LC补偿网络302的工作原理如下：模拟前端放大电路102差分输出上增加电感L1、L2，连接到A/D转换模块103的两个输入端，同时上述两个输入端之间连接C3。构成了LC低通网络。结合图4，当模拟前端放大电路102的频响曲线在高频比较大时，可以通过调整LC补偿网络，使高频时幅度降低，达到调节频响曲线的作用。

现有技术利用RC补偿网络301和LC补偿网络302对频响进行调节，能够使频响曲线在高频时上升和下降，但是存在以下缺点：

1、补偿频率范围有限，模拟前端放大电路的频响在高频时往往有波峰，如果波峰峰值很大，需要将波峰处的幅度降低，则通过低通LC补偿网络，才能将很大的波峰衰减为平坦幅度，但此时，LC补偿网络对频率较低处的幅值也会衰减很多，不可避免的会影响部分低频段的频响曲线。

2、RC补偿网络会影响直流时的增益。因为直流时，A/D转换模块103的输入变成了电阻R1、R2和A/D转换模块内阻的分压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有频响补偿电路的示波器，避免对高频进行频响补偿时影响低频段的频响曲线、并且避免影响直流时的增益。

为了解决上述问题，本发明公开了一种具有频响补偿电路的示波器，包括一个用于获取被测信号的模拟接入单元和一个用于对所述被测信号执行数字采样的模数处理单元，所述模数处理单元包括依次串联连接在模数处理单元的输入端和模数处理单的输出端之间的A/D转换模块和数字处理模块；

所述模拟接入单元的输出端和所述模数处理单元的输入端之间串联连接有频响补偿电路，所述频响补偿电路包括：由一个电阻、一个电容和一个电感并联构成的RLC并联电路，所述RLC并联电路连接在所述频响补偿电路的输入端和所述频响补偿电路的输出端之间。

本发明根据电阻、电容和电感的取值，可以调整补偿的频率范围；根据频响补偿电路的Q值，可以对具有较大波峰的原频响曲线中进行补偿，并且频率补偿选频性能好，频响补偿电路的波谷与原频响曲线的波峰相对应，对高频补偿时，不影响相对低的频段。而且当信号频率很低时，电感近似短路，终端电阻上的值就是信号输入值，不影响直流增益。此外，本发明降低了对电路的设计要求，电路简单、成本低。

作为一种示例，在本发明中，所述模拟接入单元包括串联连接在所述模拟接入单元的输入端和所述模拟接入单元的输出端之间的BNC接口；所述模数处理单元包括依次串联连接在所述模数处理单元的输入端和所述模数处理单元的输出端之间的连接节点、模拟前端放大电路、A/D转换模块和数字处理模块，所述模数处理单元还包括一个终端电阻，所述终端电阻一端接地、另一端连接所述连接节点。

作为一种举例说明，在本示例中，所述BNC接口的输出端和所述模拟接入单元的输出端之间串联连接有衰减电路。

作为又一种举例说明，在本示例中，所述模数处理单元的输入端和所述连接节点之间串联连接有衰减电路。

作为一种示例，在本发明中，所述模拟接入单元包括依次串联连接在所述模拟接入单元的输入端和所述模拟接入单元的输出端之间的BNC接口和连接节点，所述模拟接入单元还包括一个终端电阻，所述终端电阻一端接地、另一端连接所述连接节点；所述模数处理单元包括依次串联连接在所述模数处理单元的输入端和所述模数处理单元的输出端之间的模拟前端放大电路、A/D转换模块和数字处理模块。

作为一种举例说明，在本示例中，所述BNC接口的输出端和所述连接节点之间串联连接有衰减电路。

作为一种示例，在本发明中，所述模拟接入单元包括依次串联连接在所述模拟接入单元的输入端和所述模拟接入单元的输出端之间的BNC接口、连接节点和模拟前端放大电路，所述模拟接入单元还包括一个终端电阻，所述终端电阻一端接地、另一端通过连接所述连接节点。

作为一种举例说明，在本示例中，所述BNC接口的输出端和所述连接节点之间串联连接有衰减电路。

作为一种举例说明，在本示例中，所述模拟接入单元具有两个输出端，所述模数处理单元具有两个输入端；所述模拟前端放大电路具有与所述模拟接入单元的两个输出端分别相连的两个输出端；所述A/D转换模块具有与所述模数处理单元的两个输入端分别相连的两个输入端；所述频响补偿电路具有与所述模拟接入单元的两个输出端分别相连的两个输入端，以及与所述模数处理单元的两个输入端分别相连的两个输出端；所述频响补偿电路由两个RLC并联电路构成；一个RLC并联电路串联在所述频响补偿电路的一个输入端和一个输出端之间；另一个RLC并联电路串联在所述频响补偿电路的另一个输入端和另一个输出端之间。

作为一种示例，在本发明中，所述频响补偿电路的频响曲线在波谷处的频率与模拟前端单元的频响曲线在波峰处的频率相同；所述频响补偿电路的频响曲线的波谷幅值与所述模拟前端单元频响曲线的波峰幅值相对应；所述模拟前端单元由依次串联的BNC接口、衰减电路、模拟前端放大电路和A/D转换模块中的几个组合构成，所述模拟单元还具有一个终端电阻，所述终端电阻一端接地、另一端通过一连接节点与所述模拟前端放大电路的输入端连接。

作为一种示例，在本发明中，所述模拟前端单元的频响曲线具有多个波峰时，所述模拟接入单元的输出端和所述模数处理单元的输入端之间串联连接有相对应的多个频响补偿电路。使用多个补偿网络级联，可以对具有多个波峰的原频响曲线进行补偿。

附图说明

图1是现有技术一种示波器的结构示意图；

图2是图1中输入衰减控制模块的结构示意图；

图3是现有技术一种具有频响补偿电路的示波器的结构示意图；

图4是现有技术的频响补偿原理示意图；

图5是本发明一种具有频响补偿电路的示波器实施例的结构示意；

图6是本发明示波器实施例中原频响曲线的示意图；

图7是本发明示波器实施例中频响补偿原理的示意图

图8是本发明示波器实施例中示例1的结构示意图；

图9是本发明示波器实施例中示例2的结构示意图；

图10是本发明示波器实施例中示例3的结构示意图；

图11是本发明示波器实施例中示例4的结构示意图；

图12是本发明示波器实施例中示例5的结构示意图；

图13是本发明示波器实施例中示例6的结构示意图；

图14是本发明示波器实施例中示例7的结构示意图；

图15是本发明示波器实施例中示例8的结构示意图；

图16是本发明示波器实施例中示例9的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图5，示出了本发明一种具有频响补偿电路的示波器实施例的结构示意，本实施例提出的示波器50包括：模拟接入单元51，其获取被测信号，被测信号由模拟接入单元51的输入端接入；模数处理单元52，其对所述被测信号执行数字采样。模数处理单元52包括：依次串联连接在模数处理单元52的输入端和模数处理单52的输出端之间的A/D转换模块521和数字处理模块522，模数处理单52的输出端输出用于波形显示的采样数据。进一步，模拟接入单元51的输出端和模数处理单元52的输入端之间串联连接有频响补偿电路53，频响补偿电路53包括：由一个电阻R、一个电容C和一个电感L并联构成的RLC并联电路531，RLC并联电路531连接在频响补偿电路53的输入端和频响补偿电路53的输出端之间。

本发明将频响补偿电路53增加到模拟接入单元51和模数处理单元52之间，利用频响补偿电路53中RLC并联电路531的带阻特性，使频响补偿电路53的频响曲线(也称带阻曲线)在波谷处的频率和原频响曲线在波峰处的频率相同，频响补偿电路53的频响曲线的波谷幅值与原频响曲线的波峰幅值相对应，高度一致或者大体相当。所述原频响曲线为模拟前端单元的频响曲线，模拟前端单元由模拟接入单元51、不具有数字处理模块522的模数处理单元52所构成。通过将原频响曲线的波峰和带阻曲线的波谷叠加，从而使叠加后波峰频率处的频响曲线平坦，达到频响补偿的目的。

RLC并联电路531由一个电阻R、一个电感L和一个电容C，三者并联构成。在具体实施时，电阻R、电感L和电容C并联摆放，三者尽量靠近，并减少三者之间走线的长度，从而减小寄生电感。电感L和电容C确定谐振点频率，使该频率和原频响曲线波峰频率一致；电阻R、电感L和电容C确定频响补偿电路53的品质因数Q值，Q值越大，频响曲线的波谷越尖，即频带越窄，频率选择性越好，越能够补偿波峰更大的原频响曲线。

设电容C的容抗为X_C＝1/(2∏fC)，电感L的感抗为X_L＝2∏fL，当X_C＝X_L时，RLC并联电路531产生谐振，能量在电感L和电容C之间往复交换。

此时谐振频率 $f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}.$

RLC并联电路531的阻抗最大且为纯电阻R，品质因数

谐振频率f就是频响补偿电路53的频响曲线在波谷处的频率。假设没有频响补偿电路53时整个原频响曲线在1GHz时有6dB的波峰。可以按如下方案确定R、L、C的值。先去除R，即使R无穷大，从而Q值无穷大，此时频响补偿电路的选频特性非常好，根据谐振频率f在1GHz附近这一条件，可以得到L和C的乘积。此外，除了谐振频率f的计算公式，还可以考虑从其他的因素：由于提高频响补偿电路53的Q值，可以使得其频响曲线更尖一点，则需要Q大一些，因此选择C大一些，L小一些；此外，选择C大一些，还因为太小容值的电容，误差比较大；同时，也根据此时C、L能够达到的精度，选择C、L值，然后根据各个组合的实际效果，选择最终C和L的值。在具体实施时，可以先确定C的值，然后再依据f的计算公式确定L的值。例如，可以选择C＝4pF，L＝5.6nH，此时谐振频率为1.04GHz。C和L确定后，再在电路中增加上R，选择不同的R值，使加上频响补偿电路53后的频响曲线在1GHz基本平坦，至此R、L、C的取值确定，例如，可以选择R＝100Ω。

如图6所示，为频响补偿电路的频响曲线的示意图。原频响曲线在f₀处有一个很大的波峰，增加频响补偿电路53，使其谐振频率等于f₀，该频响曲线Y的波谷深度和原频响曲线的波峰高度基本一致。如图7所示，为频响补偿原理图。曲线X为没有频响补偿电路的原频响曲线，曲线Y为频响补偿电路的频响曲线，曲线Z为增加频响补偿电路后的频响曲线，可以看出，叠加频响补偿电路后的频响曲线在f₀处基本是平坦的，达到了频率补偿的目的。

本发明的频响补偿电路具有很好的频率选择性，当选择合适的Q值时，可以使波谷形状和波峰形状基本一致，这样叠加后的曲线就会很平坦。对相对低频的幅频响应也没有太大影响。而且当频率很低时，电感L近似短路，50Ω终端电阻上的值就是信号输入值，从而不影响直流增益。

下面，给出几个具体示例，对本发明实施例所示的示波器进行详细说明。

示例1

如图8所示，示波器80包括依次串联的：模拟接入单元801、频响补偿电路803和模数处理单元802。

模拟接入单元801包括串联连接在模拟接入单元801的输入端和模拟接入单元801的输出端之间的BNC接口804，模拟接入单元801的输入端接入被测信号a。

模数处理单元802包括依次串联连接在模数处理单元802的输入端和模数处理单元的输出端802之间的连接节点805、模拟前端放大电路806、A/D转换模块807和数字处理模块808，数字处理模块808的数据输出端输出用于波形显示的采样数据b。模数处理单元802还包括一个终端电阻809，终端电阻809一端接地、另一端与连接节点805相连。模数处理单元802还包括一个D/A转换单元813，其串联在数字处理单元808的控制输出端与模拟前端放大电路806的偏置信号输入端之间。

频响补偿电路803包括一个连接在频响补偿电路803的输入端和频响补偿电路803的输出端之间的RLC并联电路811。

示例2

如图9所示，示波器900包括依次串联的：模拟接入单元901、频响补偿电路903和模数处理单元902。

模拟接入单元901包括依次串联连接在模拟接入单元901的输入端和模拟接入单元901的输出端之间的BNC接口904和衰减电路910。

模数处理单元902包括依次串联连接在模数处理单元902的输入端和模数处理单元的输出端902之间的连接节点905、模拟前端放大电路906、A/D转换模块907和数字处理模块908，模数处理单元902还包括一个终端电阻909，终端电阻909一端接地、另一端与连接节点905相连。模数处理单元902还包括一个D/A转换单元913，其串联在数字处理单元908的控制输出端与模拟前端放大电路906的偏置信号输入端之间。

频响补偿电路903包括一个连接在频响补偿电路903的输入端和频响补偿电路903的输出端之间的RLC并联电路911。

与示例1不同的是，在本示例2中，增加了衰减电路910，其串联连接在BNC接口904的输出端和模拟接入单元901的输出端之间。

示例3

如图10所示，示波器100包括依次串联的：模拟接入单元1001、频响补偿电路1003和模数处理单元1002。

模拟接入单元1001包括串联连接在模拟接入单元1001的输入端和模拟接入单元1001的输出端之间的BNC接口1004；

模数处理单元1002包括依次串联连接在模数处理单元1002的输入端和模数处理单元的输出端1002之间的衰减电路1013、连接节点1005、模拟前端放大电路1006、A/D转换模块1007和数字处理模块1008，模数处理单元1002还包括一个终端电阻1009，终端电阻1009一端接地、另一端与连接节点1005相连。模数处理单元802还包括一个D/A转换单元813，其串联在数字处理单元808的控制输出端与模拟前端放大电路806的偏置信号输入端之间。

频响补偿电路1003包括一个连接在频响补偿电路1003的输入端和频响补偿电路1003的输出端之间的RLC并联电路1011。

与示例1不同的是，在本示例3中，增加了衰减电路1010，其串联连接在模数处理单元1002的输入端和连接节点1005之间。

示例4

如图11所示，示波器110包括依次串联的：模拟接入单元1101、频响补偿电路1103和模数处理单元1102。

模拟接入单元1101包括依次串联连接在模拟接入单元1101的输入端和模拟接入单元1101的输出端之间的BNC接口1104和连接节点1105，模拟接入单元1101还包括一个终端电阻1109，终端电阻1109一端接地、另一端与连接节点1105相连，模拟接入单元1101的输入端接入被测信号a。

模数处理单元1102包括依次串联连接在模数处理单元1102的输入端和模数处理单元的输出端1102之间的模拟前端放大电路1106、A/D转换模块1107和数字处理模块1108，数字处理模块1108的数据输出端输出用于波形显示的采样数据b。模数处理单元802还包括一个D/A转换单元813，其串联在数字处理单元1108的控制输出端与模拟前端放大电路1106的偏置信号输入端之间。

频响补偿电路1103包括一个连接在频响补偿电路1103的输入端和频响补偿电路1103的输出端之间的RLC并联电路1111。

示例5

如图12所示，示波器120包括依次串联的：模拟接入单元1201、频响补偿电路1203和模数处理单元1202。

模拟接入单元1201包括依次串联连接在模拟接入单元1201的输入端和模拟接入单元1201的输出端之间的BNC接口1204、衰减电路1210和连接节点1205，模拟接入单元1201还包括一个终端电阻1209，终端电阻1209一端接地、另一端与连接节点1205相连。

模数处理单元1202包括依次串联连接在模数处理单元1202的输入端和模数处理单元的输出端1202之间的模拟前端放大电路1206、A/D转换模块1207和数字处理模块1208。模数处理单元1202还包括一个D/A转换单元1213，其串联在数字处理单元1208的控制输出端与模拟前端放大电路1206的偏置信号输入端之间。

频响补偿电路1203包括一个连接在频响补偿电路1203的输入端和频响补偿电路1203的输出端之间的RLC并联电路1211。

与示例4不同的是，在本示例5中，增加了衰减电路1210，其串联连接在BNC接口1204的输出端和连接节点1205之间。

示例6

如图13所示，示波器130包括依次串联的：模拟接入单元1301、频响补偿电路1303和模数处理单元1302。

模拟接入单元1301包括依次串联连接在模拟接入单元1301的输入端和模拟接入单元1301的输出端之间的BNC接口1304、连接节点1305和模拟前端放大电路1306，模拟接入单元1301还包括一个终端电阻1309，终端电阻1309一端接地、另一端与连接节点1305相连。模拟接入单元1301的输入端接入被测信号a。

模数处理单元1302包括依次串联连接在模数处理单元1302的输入端和模数处理单元的输出端1302之间的A/D转换模块1307和数字处理模块1308，数字处理模块1308的数据输出端输出用于波形显示的采样数据b。模数处理单元1302还包括一个D/A转换单元1313，其串联在数字处理单元1308的控制输出端与模拟前端放大电路1306的偏置信号输入端之间。

在本示例6中，模拟接入单元1301具有两个输出端，模数处理单元1302具有两个输入端；模拟前端放大电路1306具有与模拟接入单元1301的两个输出端分别相连的两个差分输出端；A/D转换模块1307具有与模数处理单元1302的两个输入端分别相连的两个差分输入端；频响补偿电路1303具有与模拟接入单元1301的两个输出端分别相连的两个输入端，以及与模数处理单元1302的两个输入端分别相连的两个输出端；频响补偿电路1303由两个RLC并联电路构成；一个RLC并联电路1311串联在频响补偿电路1303的一个输入端和一个输出端之间；另一个RLC并联电路1312串联在频响补偿电路1303的另一个输入端和另一个输出端之间。

示例7

如图14所示，示波器140包括依次串联的：模拟接入单元1401、频响补偿电路1403和模数处理单元1402。

模拟接入单元1401包括依次串联连接在模拟接入单元1401的输入端和模拟接入单元1401的输出端之间的BNC接口1404、衰减电路、连接节点1405和模拟前端放大电路1406，模拟接入单元1401还包括一个终端电阻1409，终端电阻1409一端接地、另一端与连接节点1405相连；

模数处理单元1402包括依次串联连接在模数处理单元1402的输入端和模数处理单元的输出端1402之间的A/D转换模块1407和数字处理模块1408。模数处理单元1302还包括一个D/A转换单元1413，其串联在数字处理单元1408的控制输出端与模拟前端放大电路1406的偏置信号输入端之间。

频响补偿电路1403由两个RLC并联电路构成；一个RLC并联电路1411串联在频响补偿电路1403的一个输入端和一个输出端之间；另一个RLC并联电路1412串联在频响补偿电路1403的另一个输入端和另一个输出端之间。

与示例6不同的是，在本示例7中，增加了衰减电路，其串联连接在BNC接口1404的输出端和连接节点1405之间。

示例8

如图15所示，示波器150包括依次串联的：模拟接入单元1501、第一频响补偿电路1511、第二频响补偿电路1512、和模数处理单元1502。

模拟接入单元1501包括依次串联连接在模拟接入单元1501的输入端和模拟接入单元1501的输出端之间的BNC接口1504和衰减电路1510；

模数处理单元1502包括依次串联连接在模数处理单元1502的输入端和模数处理单元的输出端1502之间的连接节点1505、模拟前端放大电路1506、A/D转换模块1507和数字处理模块1508，模数处理单元1502还包括一个终端电阻1509，终端电阻1509一端接地、另一端与连接节点905相连。

第一频响补偿电路1511包括一个连接在第一频响补偿电路1511的输入端和频响补偿电路1511的输出端之间的第一RLC并联电路，该第一RLC并联电路由一个电阻R、一个电容C和一个电感L并联构成。第二频响补偿电路1512包括一个连接在第一频响补偿电路1512的输入端和频响补偿电路1512的输出端之间的第二RLC并联电路，该第二RLC并联电路由一个电阻R’、一个电容C’和一个电感L’并联构成。

本示例8是在示例1的基础上又串联增加了1级频响补偿电路。也就是说，如果原频响曲线有两个波峰，可以设置2级频响补偿电路，设置其谐振频率分别为两个波峰对应的频率。两级的先后顺序没有要求。需要调整电阻、电容和电感的合适值，使两个谐振频率附近的频响基本平坦。

可以理解的是，当原频响曲线有多个波峰时，模拟接入单元1501的输出端和模数处理单元1502的输入端之间串联连接有相对应的多个频响补偿电路。相应的，上述示例一至八中的均可以串联多级频响补偿电路。

对于示例1、4、6、8，其模拟前端放大电路的增益足够大，因此不需要衰减电路，频响补偿电路对由BNC接口、模拟前端放大电路、A/D转换模块和D/A转换模块构成的模拟前端单元的频响进行补偿。

对于示例2、3、5、7，增加了衰减电路，频响补偿电路对由BNC接口、衰减电路、模拟前端放大电路、A/D转换模块和D/A转换模块构成的模拟前端单元的频响进行补偿。

上述各个示例所述的衰减电路可以是由继电器构成的直通衰减切换电路，如图2所示，直通时，终端电阻和被测电路的输出阻抗，也即信号源内阻，进行匹配；衰减时，衰减模块的输入电阻和被测电路的输出阻抗进行匹配。各个示例所述的衰减电路也可以是半导体芯片、还可以是可控电阻网络的一种。衰减电路可以选择增益为1，也可以选择增益小于1。例如，可以选择数字衰减器作为衰减电路，如PE4302，实现-0.5dB至-31.5dB的衰减。

示例1至8均可以适用于低阻抗输入的应用环境，则终端电阻可以是50Ω或者75Ω，所述衰减电路的输入电阻对应为50Ω或者75Ω。对于示例6和7还可以是高阻抗输入的应用环境，则终端电阻可以是1MΩ，所述衰减电路的输入电阻对应为1MΩ。

示例9

在本示例中，衰减电路为直通衰减切换电路，低阻终端电阻为50Ω，高阻终端电阻为1MΩ。如图16所示，示波器160包括依次串联的：模拟接入单元161、频响补偿电路163、和模数处理单元162。示波器160既可以实现低阻抗输入，又可以实现高阻抗输入。

模拟接入单元161包括依次串联连接在模拟接入单元161的输入端和模拟接入单元161的输出端之间的BNC接口1601、第一继电器1602、高低阻支路单元、第一继电器1609和放大电路1610。高低阻支路单元包括并联的两条支路：低阻支路和高阻支路。被测信号由BNC接口1601接入，经过第一继电器1602的切换进行支路选择，如果是低阻输入，则切换到低阻支路，该低阻支路由依次串联的50Ω直通衰减切换电路1603、第一连接节点1615、低阻输入级放大电路1605构成，还包括一个一端接地、另一端连接第一连接节点1615的50Ω终端电阻1604；如果是高阻输入，则切换到高阻支路，该高阻支路由依次串联的1MΩ直通衰减切换电路1606、第二连接节点1616、高阻输入级放大电路1608构成，还包括一个一端接地、另一端连接第二连接节点1616的1MΩ终端电阻1607。

模数处理单元162包括依次串联连接在模数处理单元162的输入端和模数处理单元的输出端162之间的A/D转换模块1612和数字处理模块1613，还包括一个D/A转换单元1614，D/A转换单元1614的输入端连接数字处理单元1613的控制输出端，D/A转换单元1614的输出端分别连接低阻输入级放大电路1605的偏置信号输入端和高阻输入级放大电路1608的偏置信号输入端.

将频响补偿电路163放置在A/D转换模块1612的输入端，这样可以同时改善50Ω和1MΩ输入的频响。当示波器的原频响不好，是由模拟接入单元161带来的时候，1MΩ输入和50Ω输入带宽内的频响均受影响，通过频响补偿电路163，均可以改善上述两种输入情况。

本说明书中的各个示例重点说明的都是与其他示例的不同之处，各个示例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种具有频响补偿电路的示波器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种具有频响补偿电路的示波器，包括一个用于获取被测信号的模拟接入单元和一个用于对所述被测信号执行数字采样的模数处理单元，所述模数处理单元包括依次串联连接在模数处理单元的输入端和模数处理单元的输出端之间的A/D转换模块和数字处理模块；

其特征在于，

所述模拟接入单元的输出端和所述模数处理单元的输入端之间串联连接有频响补偿电路，所述频响补偿电路包括：由一个电阻、一个电容和一个电感并联构成的RLC并联电路，所述RLC并联电路连接在所述频响补偿电路的输入端和所述频响补偿电路的输出端之间。

2.如权利要求1所述的示波器，其特征在于，

所述模拟接入单元包括串联连接在所述模拟接入单元的输入端和所述模拟接入单元的输出端之间的BNC接口；

所述模数处理单元包括依次串联连接在所述模数处理单元的输入端和所述模数处理单元的输出端之间的连接节点、模拟前端放大电路、A/D转换模块和数字处理模块，所述模数处理单元还包括一个终端电阻，所述终端电阻一端接地、另一端连接所述连接节点。

3.如权利要求2所述的示波器，其特征在于，

所述BNC接口的输出端和所述模拟接入单元的输出端之间串联连接有衰减电路。

4.如权利要求2所述的示波器，其特征在于，

所述模数处理单元的输入端和所述连接节点之间串联连接有衰减电路。

5.如权利要求1所述的示波器，其特征在于，

所述模拟接入单元包括依次串联连接在所述模拟接入单元的输入端和所述模拟接入单元的输出端之间的BNC接口和连接节点，所述模拟接入单元还包括一个终端电阻，所述终端电阻一端接地、另一端连接所述连接节点；

所述模数处理单元包括依次串联连接在所述模数处理单元的输入端和所述模数处理单元的输出端之间的模拟前端放大电路、A/D转换模块和数字处理模块。

6.如权利要求5所述的示波器，其特征在于，

所述BNC接口的输出端和所述连接节点之间串联连接有衰减电路。

7.如权利要求1所述的示波器，其特征在于，

所述模拟接入单元包括依次串联连接在所述模拟接入单元的输入端和所述模拟接入单元的输出端之间的BNC接口、连接节点和模拟前端放大电路，所述模拟接入单元还包括一个终端电阻，所述终端电阻一端接地、另一端通过连接所述连接节点。

8.如权利要求7所述的示波器，其特征在于，

所述BNC接口的输出端和所述连接节点之间串联连接有衰减电路。

9.如权利要求7所述的示波器，其特征在于，

所述模拟接入单元具有两个输出端，所述模数处理单元具有两个输入端；

所述模拟前端放大电路具有与所述模拟接入单元的两个输出端分别相连的两个输出端；

所述A/D转换模块具有与所述模数处理单元的两个输入端分别相连的两个输入端；

所述频响补偿电路具有与所述模拟接入单元的两个输出端分别相连的两个输入端，以及与所述模数处理单元的两个输入端分别相连的两个输出端；所述频响补偿电路由两个RLC并联电路构成；

一个RLC并联电路串联在所述频响补偿电路的一个输入端和一个输出端之间；另一个RLC并联电路串联在所述频响补偿电路的另一个输入端和另一个输出端之间。

10.如权利要求3、4、6、8任一项所述的示波器，其特征在于，

所述频响补偿电路的频响曲线在波谷处的频率与模拟前端单元的频响曲线在波峰处的频率相同；

所述频响补偿电路的频响曲线的波谷幅值与所述模拟前端单元频响曲线的波峰幅值相对应；

所述模拟前端单元由依次串联的BNC接口、衰减电路、模拟前端放大电路和A/D转换模块中的几个组合构成，所述模拟前端单元还具有一个终端电阻，所述终端电阻一端接地、另一端通过一连接节点与所述模拟前端放大电路的输入端连接。

11.如权利要求10所述的示波器，其特征在于，

所述模拟前端单元的频响曲线具有多个波峰时，所述模拟接入单元的输出端和所述模数处理单元的输入端之间串联连接有相对应的多个频响补偿电路。