CN111122935A - 数字示波器的频率响应调节方法及数字示波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字示波器的频率响应调节方法及数字示波器，数字示波器包括：示波器通道，用于接收阶跃信号，生成阶跃响应信号；中央处理器，用于将所采集的阶跃响应信号进行求导运算和快速傅里叶变换，得到所述数字示波器的频率响应；将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，并根据比较结果，调节电阻的电阻值和/或电容的电容量，使得所述数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内。由于通过中央处理器输出控制信号调节数字示波器的频率响应，使得数字示波器能够自动调节频率响应，且调节准确度高。

Description

数字示波器的频率响应调节方法及数字示波器

技术领域

本发明涉及数字示波器技术领域，具体涉及一种数字示波器的频率响应调节方法及数字示波器。

背景技术

数字示波器的频率响应是衡量数字示波器优劣的重要指标之一，数字示波器接收输入信号的通道中包括多个分立的元器件，例如电阻、电容、电感、晶体管、运算放大器等，这些元器件在数字示波器使用过程中可能会出现温度漂移，而元器件的温度漂移、元器件本身的精度和寄生参数均对数字示波器的频率响应曲线有非常大的影响，使得频率响应曲线的位置出现较大的偏移。数字示波器通道中通过机械式的可调电阻和/或可调电容构成了低通滤波器或高通滤波器，通过对低通滤波器或高通滤波器中的可调电容和/或可调电容进行调节，可以修正因示波器通道中元器件误差所导致的频率响应偏移。

现有技术通常是通过人工对机械式的可调电阻和/或可调电容进行调节，在调节的同时会引入人为误差，使得所调节电阻值或电容量的精度无法得到保证，导致无法准确对示波器频率响应进行修正。并且，机械式的可调电阻和/或可调电容，存在一定的机械应力，在人工对其调节完毕释放调节旋钮后，电阻值和/或电容量还会发生一定变化；而且，搬动和运输会导致抗振动能力差的机械式可调电阻和/或可调电容的电阻值和/或电容量发生变化，示波器的使用时间过长，也会因老化导致其性能下降，从而使得数字示波器的频率响应无法得到准确调节。

此外，通过人工对机械式的可调电阻和/或可调电容进行调节，需要人工的深度参与，不利于自动化生产，生产效率较低，且增加了生产成本。已经销售的数字示波器若发现频率响应指标不合格，还需返回厂家进行拆机维修，增加了示波器厂家的售后成本。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何自动对数字示波器的频率响应进行准确调节。

根据第一方面，一种数字示波器，包括：

示波器通道，用于接收阶跃信号，生成阶跃响应信号，所述示波器通道包括用于调节数字示波器频率响应的滤波模块，所述滤波模块包括可变电阻和/或可变电容；

中央处理器，用于将阶跃响应信号进行求导运算和快速傅里叶变换，得到所述数字示波器的频率响应；

所述中央处理器还用于将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，并根据比较结果，调节所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，使得所述数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内。

进一步地，还包括可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件用于采集示波器通道输出的阶跃响应信号，并将所采集的阶跃响应信号输出给中央处理器。

进一步地，所述中央处理器包括：

获取模块，用于在预设的数据库中查找预设的标准频率响应范围，所述预设的标准频率响应范围包括预设的上限频率响应和预设的下限频率响应；

调节模块，用于在所述数字示波器的频率响应低于预设的下限频率响应或高于预设的上限频率响应时，确定数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应或预设的上限频率响应的差值，根据差值确定所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量，根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量。

进一步地，根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量包括：

将所述变化量转换为变化量对应的数字码字值，所述调节模块根据变化量对应的数字码字值调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量。

进一步地，所述中央处理器还包括存储模块，用于存储调节后可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量对应的数字码字值。

进一步地，所述示波器通道包括：

示波器通道输入端，用于与外部阶跃信号源相连；

内置阶跃信号源；

缓冲模块，用于对阶跃信号进行阻抗变换；

切换开关，所述切换开关的第一端与缓冲模块的输入端相连，所述切换开关的第二端用于在示波器通道输入端与内置阶跃信号源之间进行切换，使示波器通道输入端与内置阶跃信号源中的一个通过切换开关与缓冲模块的输入端相连；

所述滤波模块的输入端与缓冲模块的输出端相连，用于调节阶跃响应信号的频率特性；

模数转换模块，所述模数转换模块的输入端与滤波模块的输出端相连，用于对阶跃响应信号进行采样，并将采样后的阶跃响应信号输出给中央处理器。

进一步地，所述切换开关为继电器或电子开关。

进一步地，还包括显示屏，用于显示数字示波器的频率响应图像。

根据第二方面，一种实施例中提供一种数字示波器的频率响应调节方法，包括：

获取阶跃信号，所述阶跃信号由外部阶跃信号源或数字示波器中的内置阶跃信号源提供；

所述阶跃信号通过示波器通道，得到阶跃响应信号，所述示波器通道包括用于调节数字示波器频率响应的滤波模块，所述滤波模块包括电阻和/或电容；

采集阶跃响应信号；

对阶跃响应信号进行求导运算和快速傅里叶变换运算，得到数字示波器的频率响应；

将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，并根据比较结果，调节所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，使得所述数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内。

进一步地，所述预设的标准频率响应范围在预设的数据库中获得，预设的标准频率响应范围包括预设的上限频率响应和预设的下限频率响应；

将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，并根据比较结果，调节所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，包括：

在所述数字示波器的频率响应低于预设的下限频率响应或高于预设的上限频率响应时，确定数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应或预设的上限频率响应的差值，根据差值确定所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量，根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量。

依据上述实施例的数字示波器的频率响应调节方法及数字示波器，由于通过中央处理器计算经过示波器通道的阶跃响应信号的频率响应，并将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，根据比较结果，对示波器通道中滤波模块的电阻和/或电容的电阻值和/或电容量进行精确调节，使得数字示波器的频率响应能够实现自动化准确调节，不受人为、环境等因素影响，提高了生产效率，减少了人力成本。

附图说明

图1为一种实施例的数字示波器的结构图；

图2为一种实施例的数字示波器的频率响应曲线；

图3为一种实施例的预设的标准频率响应范围示意图；

图4为一种实施例的数字示波器的频率响应曲线上零点

、极点

的位置关系图；

图5为一种实施例的数字示波器的频率响应调节方法流程图；

图6为一种实施例的数字可调电阻的电路示意图；

图7为一种实施例的数字可调电容的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

在本发明实施例中，通过中央处理器将数字示波器的频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，根据比较结果，由中央处理器对示波器通道中的可变电阻和/或电容进行电子调节，避免了人为调节所引入的误差，以实现自动准确调节数字示波器的频率响应。

实施例：

请参考图1，图1为一种实施例的数字示波器的结构图，其包括示波器通道1、可编程逻辑器件2和中央处理器3；在需要对数字示波器的频率响应进行调节时，将阶跃信号输入示波器通道1得到阶跃响应信号，通过可编程逻辑器件2采集阶跃响应信号并传输至中央处理器3中，通过中央处理器3对所采集的阶跃响应信号进行求导运算和快速傅里叶变换，得到数字示波器的频率响应，并根据数字示波器的频率响应和预设的标准频率响应范围对数字示波器的频率响应进行调节。

示波器通道1用于接收阶跃信号，生成阶跃响应信号，其中示波器通道包括滤波模块105，一种实施例中滤波模块105为电阻和/或电容组成的RC滤波模块；示波器通道还包括示波器通道输入端101、内置阶跃信号源102、切换开关103、缓冲模块104和模数转换模块106。在一种具体实施方式下，还包括外部阶跃信号源4，本实施例中的阶跃信号通过外部阶跃信号源4进行提供，外部阶跃信号源4与示波器通道输入端101相连，需要说明的是本发明实施例所说的“相连”、“相连接”均为电路连接关系，即电气连接。外部阶跃信号源4所输出的阶跃信号从示波器通道输入端输入；在另一种具体实施方式下，还可以在数字示波器的内部设置内置阶跃信号源102，阶跃信号还可以通过内置阶跃信号源102进行提供。本实施例中的外部阶跃信号源4或内置阶跃信号源102均输出一个单位阶跃信号：

其中，u（t）为阶跃信号，t为时间。

根据信号与系统理论，阶跃信号经过线性系统得到的输出称为该系统的阶跃响应，而示波器通道为线性系统，阶跃信号经过示波器通道后得到阶跃响应信号。

用户可根据自身条件或需求来选择是通过外部阶跃信号源4还是内置阶跃信号源102提供阶跃信号，本实施例通过切换开关103来实现内置阶跃信号源102和外部阶跃信号源4的切换，切换开关103的第一端与缓冲模块104相连，切换开关103的第二端在示波器通道输入端101与内置阶跃信号源102之间进行切换，使示波器通道1输入端与内置阶跃信号源102中的一个通过切换开关103与缓冲模块104的输入端相连，例如，在用户需要外部阶跃信号源4提供阶跃信号时，切换开关103将缓冲模块104的输入端与示波器通道输入端101相连，在用户需要内置阶跃信号源102提供阶跃信号时，切换开关103将缓冲模块104的输入端与内置阶跃信号源102相连。本实施例中的切换开关103可以为继电器或电子开关，其中继电器包括动触头和与动触头导通的静触头，静触头为切换开关的第一端，动触头为切换开关的第二端，动触头在常闭触点和常开触点之间进行切换，本实施例中动触头在没有触发信号的条件下与内置阶跃信号源102相连，因此内置阶跃信号源102的输出端为常闭触点，在触发信号条件下，继电器的动触头可从内置阶跃信号源102的输出端切换到示波器通道的输入端，继电器还包括控制端，触发动触头进行切换的触发信号通过控制端输入，控制端与中央处理器3相连接。中央处理器3输出触发信号来控制继电器动触头切换。缓冲模块104用于对阶跃信号进行阻抗变换，以增加输入阻抗，减小输出阻抗，使得阶跃信号具有更好的频率特性；滤波模块105的输入端与缓冲模块104的输出端相连，用于调节阶跃响应信号的频率特性，本实施例中的滤波模块105包括电阻和/或电容，通过电阻和/或电容的不同组合方式形成低频或高频RC滤波器,由于本实施例中需通过调节滤波模块105中电阻的电阻值和/或电容的电容量来对数字示波器的频率特性进行调节，因此滤波模块105中至少有一个电阻为可变电阻，或者至少有一个电容为可变电容。模数转换模块106的输入端与滤波模块105的输出端相连，用于对滤波后的阶跃响应信号进行采样，并将采样后的阶跃响应信号输出给可编程逻辑器件2。

可编程逻辑器件2用于采集阶跃响应信号，其根据中央处理器3的控制信号按照特定时序（例如预设的时序）对示波器通道1中的阶跃响应信号进行采集和处理，并将所采集的阶跃响应信号传输给中央处理器3中，以供中央处理器3对阶跃响应信号进行处理和分析。

中央处理器3用于将所采集的阶跃响应信号进行求导运算和快速傅里叶变换，得到所述数字示波器的频率响应。

其中，中央处理器3包括求导运算模块和快速傅里叶变换模块，求导运算模块用于对阶跃响应信号进行求导，得到冲激响应信号；阶跃响应信号的导数为冲激响应信号，即

。

其中，阶跃信号经过线性系统得到的输出称为该系统的阶跃响应，记作

，

。

根据卷积的微分性质，设

，则有

，因此：

快速傅里叶变换模块用于对冲激响应信号

进行快速傅里叶变换运算，得到所述数字示波器的频率响应

，

。请参考图2，图2为一种实施例的数字示波器的频率响应曲线，其横坐标为频率，纵坐标为幅度，信号幅度衰减到输入信号幅度70.7%的最小频率点（-3dB点）为示波器的带宽。

中央处理器3还用于将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，并根据比较结果，调节所述滤波模块105中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，使得数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内。

其中，中央处理器3还包括获取模块调节模块，获取模块用于在预设的数据库中查找预设的标准频率响应范围，预设的标准频率响应范围包括预设的上限频率响应和预设的下限频率响应。如图3所示，其中曲线A为预设的上限频率响应，曲线B为预设的下限频率响应，曲线A和曲线B之间为预设的标准频率响应范围，本实施例中预设的上限频率响应和预设的下限频率响应是数字示波器在出厂时通过测试得到的符合数字示波器的频率特性响应标准，即给数字示波器输入一个幅度相同而频率不同的正弦波信号，在示波器的频率响应曲线上，带内平坦度特性和-3dB带宽均满足示波器的设计规范，其可通过查阅数字示波器出厂时的参数库来得到。当然，在有的实施例中，预设的上限频率响应和预设的下限频率响应也可以根据实际需求例如用户需要进行设置。

中央处理器3将所测得的数字示波器的频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，若数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内，则无需进行调节，若数字示波器的频率响应低于预设的下限频率响应，或高于预设的上限频率响应，则需要调节模块对数字示波器的频率响应进行调节。

调节模块，用于在所述数字示波器的频率响应低于预设的下限频率响应或高于预设的上限频率响应时，确定数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应或预设的上限频率响应的差值，根据差值确定滤波模块105中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量，根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量。

若数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内，如图3中的曲线E，则无需对频率响应进行调节；若数字示波器的频率响应不在预设的标准频率响应范围内，图3中的曲线C为输入的阶跃响应信号曲线，曲线E为所输入的阶跃信号经过求导和FFT运算后的频率响应信号曲线，在一种实施例中，输入曲线C所示的阶跃响应信号后，中央处理器3可测得曲线D所示的频率响应曲线，曲线D在预设的上限频率响应曲线（曲线A）的上方，也就是在相同频点处其幅度大于预设的上限频率响应的幅度；在另一种实施例中，输入曲线C所示的阶跃信号后，中央处理器3还可能测得曲线F所示的频率响应曲线，曲线F在预设的下限频率响应曲线（曲线B）的下方，也就是在相同频点处其幅度小于预设的下限频率响应的幅度。上述两种实施例下所测得的数字示波器的频率响应曲线均需要进行调节。

具体地，在数字示波器的频率响应低于预设的下限频率响应或高于预设的上限频率响应时，确定数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应或上限频率响应的差值，根据差值确定所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量，再根据变化量增大或减小可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，直至将数字示波器的频率响应调节至预设的标准频率响应范围内为止。

本实施例以所输入阶跃信号为阶跃电压信号为例对调节数字示波器的频率响应方法进行说明，输入示波器通道1的阶跃电压信号为Vin，阶跃电压信号为Vin经过示波器通道1后，其中示波器通道1中的滤波模块105一种实施例下的具体电路如图1所示，图1中的滤波模块105包括第一滤波模块和第二滤波模块，其中第一滤波模块包括第一可变电阻R1和第一可变电容C1，其中第一可变电阻R1的第一端H与缓冲模块104的输出端相连，第一可变电阻R1的第二端L和控制端W均与模数转换模块106的输入端相连，控制端W由中央处理器通过数字接口控制控制端W在第一可变电阻R1上的位置，从而实现第一可变电阻R1的阻值调节，中央处理器3控制控制端W在第一可变电阻R1上进行移动以调节接入电路中的第一可变电阻R1的电阻值；第一可变电容C1的第一端CP与缓冲模块104的输出端相连，第一可变电容C1的第二端CM与模数转换模块106的输入端相连，用于控制第一可变电容C1电容量的控制端与中央处理器3相连。第二滤波模块包括第二可变电阻R2和第二可变电容C2，其中第二滤波模块与第一滤波模块的电路结构及连接方式相同。

阶跃信号通过滤波模块105后再经过模数转换模块106采样得到的阶跃响应电压信号为Vout，假设除了滤波模块105，示波器通道1中其余模块的频率响应为H（jw），则可得到公式（1）所示的关系：

（1）

其中，R1、R2、C1和C2均为滤波模块105中可变电阻的电阻值、可变电容的电容量。

通过对公式（1）可得到由滤波模块105引入的频率响应曲线中的零点

和极点

：

在一种具体实施方式下，假设C1、C2、R2的值均为固定的，只有R1为可变电阻，且调节R1所引起的调节量是

,则调节量

所引起的零点

、极点

变化如公式（2）、公式（3）所示。

（2）

（3）

请参考图4，图4为数字示波器的频率响应曲线上零点

、极点

的位置关系图，从图4中可以看出，零点

、极点

的变大变小会使得频率响应曲线上移或下移。

一种实施例下，假设只有电阻R1为可变电阻，在所测得的数字示波器的频率响应高于预设的上限频率响应时，中央处理器3计算同一频点处数字示波器的频率响应与预设的上限频率响应之间的差值，再根据该差值计算出可变电阻R1的增大量

，此时

为正，中央处理器3根据计算得到增大量

，控制可变电阻R1的控制端W移动使得可变电阻R1增大

的电阻值，可变电阻R1增大

的电阻值后，中央处理器3继续测量数字示波器的频率响应，并判断其与预设的下限频率响应之间的关系，若所测得频率响应还高于预设的下限频率响应，则继续计算频率响应与预设的下限频率响应之间的差值，根据差值再计算可变电阻R1的增大量

，根据

增大可变电阻R1的电阻值，以此类推，直至中央处理器3测得数字示波器的频率响应调节至预设的标准频率响应范围内为止，此时中央处理器3记录可变电阻R1的电阻值，并存储在存储单元中，供后期对数字示波器频率响应进行调节时使用。在所测得的数字示波器的频率响应低于预设的上限频率响应时，中央处理器3计算同一频点处数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应之间的差值，再根据该差值计算出可变电阻R1的减小量

，此时

为负，中央处理器3根据计算得到减小量

，控制可变电阻R1的控制端W移动使得可变电阻R1减小

的电阻值，可变电阻R1减小

的电阻值后，中央处理器3继续测量数字示波器的频率响应，并判断其与预设的下限频率响应之间的关系，若所测得频率响应还低于预设的下限频率响应，则继续计算频率响应与预设的下限频率响应之间的差值，根据差值再计算可变电阻R1的减小量

，根据

减小可变电阻R1的电阻值，以此类推，直至中央处理器3测得数字示波器的频率响应调节至预设的标准频率响应范围内为止，此时中央处理器3记录可变电阻R1的电阻值，并存储在存储单元中，供后期对数字示波器频率响应进行调节时使用。若图1中的电阻R2为可变电阻或者电阻R1、R2均为可变电阻，可变电阻R2与可变电阻R1的调节关系相反，也就是，可变电阻R2增大时，频率响应曲线上移，可变电阻R2减小时，频率响应曲线下移，本实施例可根据上述规律对可变电阻R1和/或R2进行调节。

在另一种实施例下，假设只有电容C1为可变电容，可变电容C1与可变电阻R1的调节规律也相反，即可变电容C1增大时，频率响应曲线上移，可变电容C1减小时，频率响应曲线下移，本实施例可根据上述规律对可变电容C1和/或C2进行调节。若电容C2为可变电容或者电容C1、C2均为可变电容，其电容量调节与频率响应曲线的上下移动关系与电阻R1相同，即可变电容C2增大时，频率响应曲线下移，可变电容C2减小时，频率响应曲线上移，本实施例可根据上述规律对可变电容C1和/或C2进行调节。

上述可变电阻R2、可变电容C1、C2的调节方式与可变电阻R1相同，均是通过中央处理器CPU根据数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应或预设的上限频率响应的差值，确定可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量，然后根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，此处不再赘述。

中央处理器CPU需要将上述可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量转换为变化量对应的数字码字值，中央处理器中的调节模块根据变化量对应的数字码字值调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量。

中央处理器还包括存储模块，用于存储调节后可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量对应的数字码字值，以方便下次调节时进行调用。

为了便于中央处理器对可变电阻和/或可变电容的调节，本实施例中的可变电阻可采用数字集成芯片的数字可变电阻，请参考图6，图6为一种实施例的数字可调电阻的电路图，同时可变电容也可采用数字集成芯片的数字可调电容，请参考图7，图7为一种实施例的数字可调电容的电路图。其中，图6中数字可调电阻的H端与缓冲模块的输出端相连，L端与模数转换模块的输入端相连，W端与模数转换模块106相连，W端的位置可通过中央处理器通过相应数字码字值进行数字配置后进行调节，图6中数字可调电阻的IIC接口为数字接口。图7中数字可调电容的CP端与缓冲模块的输出端相连，CM端与模数转换模块的输入端相连，DAT端和EN端与中央处理器相连，芯片内被设置有多个并联电容，每个电容支路上均由开关控制该支路上的电容是否接入，开关通过DAT端与EN端的输入数据再经过逻辑模块（LOGIC INTERFACE）的逻辑运算进行控制，也就是通过控制接入电容的数量来调节可变电容的电容量。

本实施例的数字示波器还包括显示屏，显示屏用于显示数字示波器的频率响应曲线。

本实施例所提供的数字示波器可实现自动调节频率响应且调节精度高，因此本实施例还提供了一种数字示波器的频率响应调节方法，请参考图5，图5为一种实施例的数字示波器的频率响应调节方法流程图，包括：

S1,获取阶跃信号，阶跃信号由外部阶跃信号源或数字示波器中的内置阶跃信号源提供。

S2,阶跃信号通过示波器通道，得到阶跃响应信号，示波器通道包括滤波模块，滤波模块包括可变电阻和/或可变电容。其中示波器通道包括示波器通道输入端101、内置阶跃信号源102、切换开关103、缓冲模块104、滤波模块105和模数转换模块106，示波器通道中每个模块的具体实施方式已在上述实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

S3,通过可编程逻辑器件采集阶跃响应信号。

S4,通过中央处理器对阶跃响应信号进行求导运算和快速傅里叶变换运算，得到数字示波器的频率响应。求导运算和快速傅里叶变换运算分别在中央处理器的求导模块和快速傅里叶变换模块中进行。

S5,在中央处理器中将频率响应与预设的标准频率响应进行比较，并根据比较结果，调节所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，使得所述数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内。

其中，预设的标准频率响应范围通过查询预设的数据库中获得，其可以通过数字示波器出厂时的参数数据库中查询得到，或通过数字示波器的产品使用手册中获取，预设的标准频率响应范围包括预设的上限频率响应和预设的下限频率响应。在输入阶跃信号对数字示波器的频率响应进行测试时，若测量得到的频率响应高于预设的上限频率响应或低于预设的下限频率响应，则需要对频率响应进行调节。具体包括：在所述数字示波器的频率响应低于预设的下限频率响应或高于预设的上限频率响应时，确定数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应或预设的上限频率响应的差值，根据差值确定所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量，根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，具体如何根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量已在上述实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种数字示波器，其特征在于，包括：

示波器通道，用于接收阶跃信号，生成阶跃响应信号，所述示波器通道包括用于调节数字示波器频率响应的滤波模块，所述滤波模块包括可变电阻和/或可变电容；

中央处理器，用于将阶跃响应信号进行求导运算和快速傅里叶变换，得到所述数字示波器的频率响应；

所述中央处理器还用于将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，并根据比较结果，调节所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，使得所述数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内。

2.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，还包括可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件用于采集示波器通道输出的阶跃响应信号，并将所采集的阶跃响应信号输出给中央处理器。

3.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述中央处理器包括：

获取模块，用于在预设的数据库中查找预设的标准频率响应范围，所述预设的标准频率响应范围包括预设的上限频率响应和预设的下限频率响应；

调节模块，用于在所述数字示波器的频率响应低于预设的下限频率响应或高于预设的上限频率响应时，确定数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应或预设的上限频率响应的差值，根据差值确定所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量，根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量。

4.如权利要求3所述的数字示波器，其特征在于，根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量包括：

将所述变化量转换为变化量对应的数字码字值，所述调节模块根据变化量对应的数字码字值调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量。

5.如权利要求4所述的数字示波器，其特征在于，所述中央处理器还包括存储模块，用于存储调节后可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量对应的数字码字值。

6.如权利要求1所述的数字示波器，其特征在于，所述示波器通道包括：

示波器通道输入端，用于与外部阶跃信号源相连；

内置阶跃信号源；

缓冲模块，用于对阶跃信号进行阻抗变换；

切换开关，所述切换开关的第一端与缓冲模块的输入端相连，所述切换开关的第二端用于在示波器通道输入端与内置阶跃信号源之间进行切换，使示波器通道输入端与内置阶跃信号源中的一个通过切换开关与缓冲模块的输入端相连；

所述滤波模块的输入端与缓冲模块的输出端相连，用于调节阶跃响应信号的频率特性；

模数转换模块，所述模数转换模块的输入端与滤波模块的输出端相连，用于对阶跃响应信号进行采样，并将采样后的阶跃响应信号输出给中央处理器。

7.如权利要求6所述的数字示波器，其特征在于，所述切换开关为继电器或电子开关。

8.如权利要求1至6中任一项所述的数字示波器，其特征在于，还包括显示屏，用于显示数字示波器的频率响应图像。

9.一种数字示波器的频率响应调节方法，其特征在于，包括：

获取阶跃信号，所述阶跃信号由外部阶跃信号源或数字示波器中的内置阶跃信号源提供；

所述阶跃信号通过示波器通道，得到阶跃响应信号，所述示波器通道包括用于调节数字示波器频率响应的滤波模块，所述滤波模块包括电阻和/或电容；

采集阶跃响应信号；

对阶跃响应信号进行求导运算和快速傅里叶变换运算，得到数字示波器的频率响应；

将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，并根据比较结果，调节所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，使得所述数字示波器的频率响应在预设的标准频率响应范围内。

10.如权利要求9所述的数字示波器的频率响应调节方法，其特征在于，所述预设的标准频率响应范围在预设的数据库中获得，预设的标准频率响应范围包括预设的上限频率响应和预设的下限频率响应；

将频率响应与预设的标准频率响应范围进行比较，并根据比较结果，调节所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量，包括：

在所述数字示波器的频率响应低于预设的下限频率响应或高于预设的上限频率响应时，确定数字示波器的频率响应与预设的下限频率响应或预设的上限频率响应的差值，根据差值确定所述滤波模块中可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量的变化量，根据变化量调节可变电阻的电阻值和/或可变电容的电容量。

Images