CN113484574A - 差分探头及示波器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种差分探头及示波器装置，其中，差分探头包括：第一探测组件和第二探测组件，用于检测电信号；信号转换盒，所述第一探测组件和所述第二探测组件分别通过第一连接线组件与所述信号转换盒电连接，所述信号转换盒用以对所述第一探测组件和所述第二探测组件检测到的检测信号进行差分放大；以及电源盒，所述电源盒具有用于传输电源与控制信号的第一接口以及用于传输所述检测信号的第二接口，所述信号转换盒与所述电源盒分体设置且通过第二连接线组件与所述电源接口和第二接口分别电连接。本发明技术方案的差分探头及示波器装置具有方便用户使用的特点。

Description

差分探头及示波器装置

技术领域

本发明涉及电信号检测设备技术领域，特别涉及一种差分探头及示波器装置。

背景技术

差分探头常用于辅助示波器检测电信号，差分探头的探笔通常连接有集成相关电路的盒子，为了避免连接线过长而检测的电信号产生畸变，探笔与盒子之间的连接线需设置得较短，用户使用探笔测试时，容易带动与探笔相近的盒子，使得盒子处于滞空状态，但该盒子体积过大，重量较重，会给用户带来较大的负担，造成使用不便。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种差分探头，旨在方便用户使用。

为实现上述目的，本发明提出的差分探头，包括：

第一探测组件和第二探测组件，用于检测电信号；

信号转换盒，所述第一探测组件和所述第二探测组件分别通过第一连接线组件与所述信号转换盒电连接，所述信号转换盒用以对所述第一探测组件和所述第二探测组件检测到的检测信号进行差分放大；以及

电源盒，所述电源盒具有用于传输电源与控制信号的第一接口以及用于传输所述检测信号的第二接口，所述信号转换盒与所述电源盒分体设置且通过第二连接线组件与所述第一接口和第二接口分别电连接。

可选的，所述第二连接线组件包括电源子线和数据子线，所述信号转换盒通过所述数据子线与所述第二接口电连接，所述信号转换盒通过所述电源子线与所述第一接口电连接，所述数据子线为同轴线。

可选的，所述第二连接线组件包括电源子线、控制子线及数据子线，所述信号转换盒通过所述数据子线与所述第二接口电连接，所述信号转换盒通过所述电源子线和所述控制子线与所述第一接口电连接，所述数据子线为同轴线。

可选的，所述第一连接线组件包括第一子连接线和第二子连接线，所述第一探测组件通过所述第一子连接线与所述信号转换盒电连接，所述第二探测组件通过所述第二子连接线与所述信号转换盒电连接，所述第一子连接线和所述第二子连接线为同轴线或非同轴线。

可选的，所述信号转换盒包括第一壳体以及设于所述第一壳体内的第一电阻、第二电阻、第一接地电阻、反馈电阻及第一运算放大器，所述第一壳体的上设有第三接口、第四接口及第五接口，所述第三接口经过第一电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第四接口经过第二电阻与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第五接口连接，所述第一运算放大器的反相输入端还经过反馈电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的同相输入端还连接有第一接地电阻。

可选的，所述信号转换盒还包括设于所述第一壳体内的第二运算放大器、第三运算放大器、第二接地电阻及第三接地电阻，所述第三接口经过所述第二接地电阻与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端还经过所述第一电阻与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第四接口经过所述第三接地电阻与所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端还经过所述第二电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接。

可选的，所述信号转换盒还包括设于所述第一壳体内的第一电容和第二电容，所述第一电容与第二接地电阻并联，所述第二电容与第三接地电阻并联。

可选的，所述电源盒包括第二壳体以及设置于所述第二壳体内的电源转换电路，所述第二壳体的上设有所述第一接口、所述第二接口、及第六接口，所述第二接口与所述第六接口连接，所述第一接口连接于所述电源转换电路的电源端和信号输入端，所述第六接口与所述电源转换电路的输出端连接，所述第六接口与第五接口通过第二连接线组件连接。

可选的，所述第一探测组件包括第一检测电极、第三电阻及第三电容，所述第二探测组件包括第二检测电极、第四电阻及第四电容，所述第一检测电极经过所述第三电阻与所述第一探测组件的输出接口连接，所述第二检测电极经过所述第四电阻与所述第二探测组件的输出接口连接，所述第三电容与所述第三电阻并联，所述第四电容与所述第四电阻并联。

可选的，所述第一连接线组件与所述第一探测组件可拆卸连接。

可选的，所述第一连接线组件与所述第二探测组件可拆卸连接。

本发明还提出一种示波器装置，所述示波器装置包括：

示波器；以及

如上任意一项所述的差分探头，所述差分探头与所述示波器电连接并输出数据至所述示波器上。

本发明技术方案通过将信号转换盒与电源盒分体设置，信号转换盒与电源盒之间通过第二连接线组件电连接，相当于减轻了靠近探测组件的盒子的重量，以减轻用户在使用探测组件时的负担，方便用户使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明差分探头一实施例的结构示意图；

图2为本发明差分探头一实施例的电路图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种差分探头100。

在本发明实施例中，如图1-图2所示，该差分探头100包括：

第一探测组件10和第二探测组件20，用于检测电信号；

信号转换盒40，所述第一探测组件10和所述第二探测组件20分别通过第一连接线组件30与所述信号转换盒40电连接，所述信号转换盒40用以对所述第一探测组件10和所述第二探测组件20检测到的检测信号进行差分放大；以及

电源盒50，所述电源盒50具有用于传输电源与控制信号的第一接口53以及用于传输所述检测信号的第二接口52，所述信号转换盒40与所述电源盒50分体设置且通过第二连接线组件60与所述第一接口53和第二接口52分别电连接。

本发明技术方案通过将信号转换盒40与电源盒50分体设置，信号转换盒40与电源盒50之间通过第二连接线组件60电连接，相当于把传统的集成有相关电路的盒子分成分别安装有信号转换电路和电源电路的两个盒子，减轻了靠近探测组件的盒子的重量，以减轻用户在使用探测组件时的负担，方便用户使用。

本实施例中，第一探测组件10可以是呈夹子形状或者呈笔状等，此处不限。在一实施例中，为了更加安全，所述第一探测组件10包括绝缘外壳以及检测电极。当然为了方便固定，所述绝缘外壳可呈夹子状设置，即绝缘外壳包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部呈夹角设置且其夹角的角度可调，所述检测电极设于所述第一夹持部和/或所述第二夹持部上。用户在使用时，调整所述第一夹持部和所述第二夹持部之间的夹角角度至合适大小，并使得所述检测电极与外部探测源接触，将所述第一探测组件10牢固地夹持于探测源上，从而可以持续稳定地检测信号。在另一实施中，所述绝缘外壳呈棒状设置，所述检测电极设于所述绝缘外壳内且部分伸出所述绝缘外壳，用户使用时可手握所述绝缘外壳以调整位置，将所述检测电极伸出的部分与探测源接触以检测信号，如此，使得所述第一探测组件10的使用更加方便灵活。当然，在其他实施例中，所述绝缘外壳还可以是其他形状的，在此不作具体限制。

所述第二探测组件20的形状构造请参考所述第一探测组件10，在此不再赘述。

在本实施例中，第二接口52为BNC公头，与示波器200上BNC母头适配，所述电源盒50通过BNC公头连接一电连接线与示波器200上BNC母头连接，以将经信号转换盒40处理过的检测信号传输至示波器200上显示。

在其他实施例中，还可以是，第二接口52与转接口连接，通过转接口连接至示波器200上，即第二接口52与示波器200是间接连接的，对此不作过多限定。

在本实施例中，第一接口53包括电源输入端和控制信号传输端，第一接口53的电源输入端与示波器200的电源输出端电连接以通过示波器200向电源盒50供电，电源转换电路54将示波器200输出的电源电压转换成信号转换盒40的工作电压，第一接口53的控制信号传输端与示波器200的控制信号传输端电连接，以用于通过示波器200向电源盒50发送控制信号或示波器200接收电源盒50反馈的反馈信号，不需要在电源盒50上额外设置用于供电的接口及布置额外的供电线路，方便使用。在其他实施例中，第一接口53包括电源接口和控制信号接口，电源接口外接电源，控制信号接口与示波器200连接，通用性更好，可以与市面上大多数的示波器200一起使用。

差分探头100的工作原理：电源盒50通过第二信号接口52接收示波器输出的电源信号，并进行电压转换后输出至信号转换盒40，以供其上电工作。在使用时，将第一探测组件10与第二探测组件20与探测源接触，此时，第一探测组件10与第二探测组件20与探测源接触产生第一检测信号，通过第一连接线组件30将检测信号传输至信号转换盒40，信号转换盒40将第一连接线组件30传来的第一检测信号进行差分放大形成第二检测信号，通过第二连接线组件60将第二检测信号传输至电源盒50，电源盒50再通过第二接口52将第二检测信号传输至示波器200，通过示波器200输出检测信号的显示波形。

进一步的，如图1-图2所示，所述第二连接线组件60包括电源子线和数据子线，所述信号转换盒40通过所述数据子线与所述第二接口52电连接，所述信号转换盒40通过所述电源子线与所述第一接口53电连接，所述数据子线为同轴线。

在本实施例中，第二连接线组件60包括电源子线和数据子线，电源子线起传输电流和控制信号的作用，用于为信号转换盒40供电及控制信号转换盒40工作，数据子线起传输数据的作用，用于传输数据至示波器200；数据子线为同轴线，从而减小数据传输过程中产生的畸变。

在其他实施例中，第二连接线组件60包括电源子线、控制子线及数据子线，电源子线起传输电流的作用，用于为信号转换盒40供电，控制子线起传输控制信号的作用，用于控制信号转换盒40工作，数据子线起传输数据的作用，用于传输数据至示波器200，电源子线、控制子线及数据子线可以是分开设置的，也可以是合并设置的。

信号转换盒40通过所述数据子线与所述第二接口52电连接，可以是数据子线穿入电源盒50内与第二接口52直接连接，也可以是数据子线与电源盒50上的转接口连接，转接口通过PCB板或其他转接元器件与第二接口52连接，使数据子线与第二接口52间接连接。

电源子线与数据子线可以是分开设置的，即电源子线和数据子线各自独立连接；也可以是电源子线和数据子线合并设置，即电源子线和数据子线设置在同一线皮内。

在本实施例中，电源子线为USB线，成本低；在其他实施例中，还可以是，电源子线为同轴线，从而使得电流传输更加稳定。

进一步的，如图1-图2所示，第一连接线组件30包括第一子连接线31和第二子连接线32，第一探测组件10通过第一子连接线31与信号转换盒40电连接，第二探测组件20通过第二子连接线32与信号转换盒40电连接，所述第一子连接线31和所述第二子连接线32为同轴线或非同轴线。

其中，第一子连接线31和第二子连接线32均为同轴线可以实现探测组件与信号转换盒40之间检测信号的远距离传输。

非同轴线为USB线等，第一子连接线31和第二子连接线32为非同轴线可以降低成本。

进一步的，如图1-图2所示，所述第一探测组件10包括第一检测电极和第三电阻R7，所述第二探测组件20包括第二检测电极和第四电阻R8，所述第一检测电极经过所述第三电阻R7与所述第一探测组件10的输出接口连接，所述第二检测电极经过所述第四电阻R8与所述第二探测组件20的输出接口连接。

所述第一探测组件10还包括第三电容C3，所述第二探测组件20还包括第四电容C4，所述第三电容C3与所述第三电阻R7并联，所述第四电容C4与所述第四电阻R8并联。

其中，电极即为探测组件的输入端，第一探测组件10的输入端为IN+，第二探测组件20的输入端为IN-，用于测量差分信号的正负端。

第一探测组件10的输入端IN+经过第三电阻R7连接于第一探测组件10的输出端，第二探测组件20的输入端IN-经过第四电阻R8连接于第二探测组件20的输出端，第三电阻R7和第三电容C3并联构成的RC分压电路，第四电阻R8和第四电容C4并联构成RC分压电路。

进一步的，如图1-图2所示，所述信号转换盒40包括第一壳体41以及设于所述第一壳体41内的第一电阻R1、第二电阻R2、第一接地电阻R3、反馈电阻R4及第一运算放大器U1，所述第一壳体41上设有第三接口42、第四接口43及第五接口44，所述第三接口42经过第一电阻R1与所述第一运算放大器U1的反相输入端连接，所述第四接口43经过第二电阻R2与所述第一运算放大器U1的同相输入端连接，所述第一运算放大器U1的输出端与所述第五接口44连接，所述第一运算放大器U1的反相输入端还经过反馈电阻R4与所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第一运算放大器U1的同相输入端还连接有第一接地电阻R3。

所述信号转换盒40还包括设于所述第一壳体41内的第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第二接地电阻R5及第三接地电阻R6，所述第三接口42经过所述第二接地电阻R5与所述第二运算放大器U2的同相输入端连接，所述第二运算放大器U2的反相输入端与所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述第二运算放大器U2的输出端还经过所述第一电阻R1与所述第一运算放大器U1的同相输入端连接，所述第四接口43经过所述第三接地电阻R6与所述第三运算放大器U3的同相输入端连接，所述第二运算放大器U2的反相输入端与所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述第二运算放大器U2的输出端还经过所述第二电阻R2与所述第一运算放大器U1的反相输入端连接。

所述信号转换盒40还包括设于所述第一壳体41内的第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1与第二接地电阻R5并联，所述第二电容C2与第三接地电阻R6并联。

其中，第三接口42的输入端与第一子连接线31连接，第三接口42的输出端经过第二接地电阻R5与第二运算放大器U2的同相输入端连接，第二运算放大器U2的输出端与第二运算放大器U2的反相输入端连接并且经过第一电阻R1与第一运算放大器U1的同相输入端连接，第四接口43的输入端与第二子连接线32连接，第四接口43的输出端经过第三接地电阻R6与第三运算放大器U3的同相输入端连接，第三运算放大器U3的输出端与第三运算放大器U3的反相输入端连接并且经过第二电阻R2与第一运算放大器U1的反相输入端连接，第一运算放大器U1的输出端与第五接口44的信号输出端连接，第五接口44的信号输出端与数据子线连接。

第二接地电阻R5与第一电容C1并联构成RC分压电路，第三接地电阻R6与第二电容C2并联构成RC分压电路。

第一接地电阻R3、第二接地电阻R5及第三接地电阻R6均接地，用于获得零电位电平，以参考电压。

第一运算放大器U1的反相输入端还经过反馈电阻R4与第一运算放大器U1的输出端连接，将输出的信号返回到运算放大器的反相输入端，由于反相输入端与输出的电压是相反的，所以会减小电路的放大倍数，以减小偏差。

进一步的，图1-图2所示，所述电源盒50包括第二壳体51以及设置于所述第二壳体51内的电源转换电路54，所述第二壳体51上设有所述第一接口53、所述第二接口52、及第六接口55，所述第二接口52与所述第六接口55连接，所述第一接口53连接于所述电源转换电路54的电源端和信号输入端，所述第六接口55与所述电源转换电路54的输出端连接。

其中，第五接口44通过第二连接线组件60与第六接口55连接，第五接口44包括信号输出端和电源信号输入端，第六接口55包括信号输入端和电源信号输出端。

第五接口44的信号输出端通过数据子线与第六接口55的信号输入端连接，信号输入端与第二接口52连接，以用于传输经信号转换盒40处理过的检测信号至示波器200。

第五接口44的电源信号输入端通过电源子线与第六接口55的电源信号输出端连接，需要说明的是，信号转换盒40还包括设置于第一壳体41内的控制器，控制器分别与第一运算放大器U1、第二运算放大器U2及第三运算放大器U3电连接，第六接口55的电源信号输入端与电源转换电路54的输出端连接，电源转换电路54的电源端与第一接口53的电源输入端连接，电源转换电路54的信号输入端与第一接口53的控制信号传输端连接，电源转换电路54将示波器200传来的电源处理后通过第六接口55的电源信号端传输至信号转换盒40的第五接口44，以用于为控制器、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2及第三运算放大器U3供电；示波器200传输来的控制信号通过第六接口55的电源信号端传输至信号转换盒40的第五接口44，通过第五接口44传输至控制器，控制器基于示波器200的控制信号控制第一运算放大器U1、第二运算放大器U2及第三运算放大器U3工作。

进一步的，如图1-图2所示，所述第一连接线组件30与所述第一探测组件10可拆卸连接，所述第一连接线组件30与所述第二探测组件20可拆卸连接。

其中，第一探测组件10与第一子连接线31插拔式连接，第二探测组件20与第二子连接线32插拔式连接，以方便更换或维修探测组件。

本发明还提出一种示波器装置，如图1-图2所示，该示波器装置包括示波器200和差分探头100，该差分探头100的具体结构参照上述实施例，由于本示波器装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述差分探头100与所述示波器200电连接并输出数据至所述示波器200上。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种差分探头，其特征在于，包括：

第一探测组件和第二探测组件，用于检测电信号；

信号转换盒，所述第一探测组件和所述第二探测组件分别通过第一连接线组件与所述信号转换盒电连接，所述信号转换盒用以对所述第一探测组件和所述第二探测组件检测到的检测信号进行差分放大；以及

电源盒，所述电源盒具有用于传输电源与控制信号的第一接口以及用于传输所述检测信号的第二接口，所述信号转换盒与所述电源盒分体设置且通过第二连接线组件与所述第一接口和第二接口分别电连接。

2.如权利要求1所述的差分探头，其特征在于，所述第二连接线组件包括电源子线和数据子线，所述信号转换盒通过所述数据子线与所述第二接口电连接，所述信号转换盒通过所述电源子线与所述第一接口电连接，所述数据子线为同轴线；或，

所述第二连接线组件包括电源子线、控制子线及数据子线，所述信号转换盒通过所述数据子线与所述第二接口电连接，所述信号转换盒通过所述电源子线和所述控制子线与所述第一接口电连接，所述数据子线为同轴线。

3.如权利要求1所述的差分探头，其特征在于，所述第一连接线组件包括第一子连接线和第二子连接线，所述第一探测组件通过所述第一子连接线与所述信号转换盒电连接，所述第二探测组件通过所述第二子连接线与所述信号转换盒电连接，所述第一子连接线和所述第二子连接线为同轴线或非同轴线。

4.如权利要求1-3任一项所述的差分探头，其特征在于，所述信号转换盒包括第一壳体以及设于所述第一壳体内的第一电阻、第二电阻、第一接地电阻、反馈电阻及第一运算放大器，所述第一壳体的上设有第三接口、第四接口及第五接口，所述第三接口经过第一电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第四接口经过第二电阻与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第五接口连接，所述第一运算放大器的反相输入端还经过反馈电阻与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的同相输入端还连接有第一接地电阻。

5.如权利要求4所述的差分探头，其特征在于，所述信号转换盒还包括设于所述第一壳体内的第二运算放大器、第三运算放大器、第二接地电阻及第三接地电阻，所述第三接口经过所述第二接地电阻与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端还经过所述第一电阻与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第四接口经过所述第三接地电阻与所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端还经过所述第二电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接。

6.如权利要求5所述的差分探头，其特征在于，所述信号转换盒还包括设于所述第一壳体内的第一电容和第二电容，所述第一电容与第二接地电阻并联，所述第二电容与第三接地电阻并联。

7.如权利要求6所述的差分探头，其特征在于，所述电源盒包括第二壳体以及设置于所述第二壳体内的电源转换电路，所述第二壳体的上设有所述第一接口、所述第二接口及第六接口，所述第二接口与所述第六接口连接，所述第一接口连接于所述电源转换电路的电源端和信号输入端，所述第六接口与所述电源转换电路的输出端连接，所述第六接口与所述第五接口通过第二连接线组件连接。

8.如权利要求7所述的差分探头，其特征在于，所述第一探测组件包括第一检测电极、第三电阻及第三电容，所述第二探测组件包括第二检测电极、第四电阻及第四电容，所述第一检测电极经过所述第三电阻与所述第一探测组件的输出接口连接，所述第二检测电极经过所述第四电阻与所述第二探测组件的输出接口连接，所述第三电容与所述第三电阻并联，所述第四电容与所述第四电阻并联。

9.如权利要求8所述的差分探头，其特征在于，所述第一连接线组件与所述第一探测组件可拆卸连接；和/或，

所述第一连接线组件与所述第二探测组件可拆卸连接。

10.一种示波器装置，其特征在于，所述示波器装置包括：

示波器；以及

如权利要求1-9任意一项所述的差分探头，所述差分探头与所述示波器电连接并输出数据至所述示波器上。

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