CN116953309B - 一种示波器的电源探头和示波器 - Google Patents

Abstract

一种示波器的电源探头和示波器，其中，电源探头包括：高频信号提取模块、低频信号提取模块和高低频交汇模块，高频信号提取模块用于对输入的电源电压信号中具有第一频段的交流信号进行提取，低频信号提取模块用于对输入的电源电压信号中具有第二频段的交直流信号进行提取，并对输入的电源电压信号中的直流信号进行至少部分抵消，高低频交汇模块用于对具有第一频段的交流信号和具有第二频段的交直流信号进行汇合，输出高低频信号至示波器进行测量；由此，实现了对电源电压信号中掺杂的高低频噪声信号的测量。

Description

一种示波器的电源探头和示波器

技术领域

本发明涉及示波器的探头技术领域，具体涉及一种示波器的电源探头和示波器。

背景技术

随着硬件性能的提高，一些电路芯片的工作频率越来越高，往往大于1GHz，并且，电路芯片的工作电流也越来越大，这样，为了降低系统的功耗，需要降低电路芯片的工作电压，因此，对于提供工作电压的电源要求也越来越高，如果电源上存在瞬间的电压跌落或高频噪声等信号，都会影响系统的正常工作。

因此，对测量电源上瞬间电压跌落或高频噪声等信号具有一定需求。

发明内容

本发明提供了一种示波器的电源探头，能够测量电源上瞬间电压跌落或高频噪声等信号。

根据第一方面，一种实施例中提供一种示波器的电源探头，包括：

高频信号提取模块，用于对输入的电源电压信号中具有第一频段的交流信号进行提取，得到第一信号，所述第一信号为所述具有第一频段的交流信号；所述电源电压信号包括所述具有第一频段的交流信号、具有第二频段的交流信号和直流信号，所述第一频段大于第二频段；其中，所述第一频段属于高频段，所述第二频段属于低频段；

低频信号提取模块，用于对输入的所述电源电压信号中所述具有第二频段的交流信号和直流信号进行提取，并获取第一偏置电压信号，利用所述第一偏置电压信号对所述电源电压信号中的直流信号进行至少部分抵消，得到第二信号，所述第二信号包括具有第二频段的交流信号和未抵消的部分直流信号；

高低频交汇模块，用于对所述第一信号和第二信号进行汇合，输出高低频信号至所述示波器，以使所述示波器对所述电源电压信号中的所述高低频信号进行测量。

在一种实施例中，所述低频信号提取模块还用于获取所述高低频信号中的第二信号，将获取的所述第二信号作为反馈信号，利用所述反馈信号对所述低频信号提取模块的增益进行调节，以使所述低频信号提取模块的增益达到预设值。

在一种实施例中，所述低频信号提取模块包括：

信号提取电路，用于对输入的所述电源电压信号中所述具有第二频段的交流信号和直流信号进行提取，得到第三信号，所述第三信号包括所述具有第二频段的交流信号和全部直流信号；

反馈偏置电路，用于获取所述高低频信号中的所述第二信号，并将获取的所述第二信号设定为所述反馈信号；

直流抵消电路，用于获取所述第三信号和所述第一偏置电压信号，并利用所述第一偏置电压信号对所述第三信号中的直流信号进行至少部分抵消，输出所述第二信号；

所述直流抵消电路还用于获取所述反馈信号，所述反馈信号用于对所述低频信号提取模块的增益进行调节，以使所述低频信号提取模块的增益达到预设值；

低频放大电路，用于对所述第二信号进行放大，并输出放大后的第二信号。

在一种实施例中，所述信号提取电路包括：电阻R3和电阻R7；

所述电阻R3的一端用于获取输入的所述电源电压信号，所述电阻R3的另一端连接所述电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端连接地；所述电阻R3和所述电阻R7连接的一端用于输出所述第三信号。

在一种实施例中，所述反馈偏置电路包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C8和可变电阻器VR1；

所述电阻R9的一端用于获取所述第一偏置电压信号，所述电阻R9的另一端连接所述可变电阻器VR1的一端，所述可变电阻器VR1的另一端连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端用于获取所述高低频信号中的第二信号；所述电阻R10与所述可变电阻器VR1连接的一端还连接所述电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端通过所述电容C8连接地；所述电阻R10与所述可变电阻器VR1连接的一端用于输出所述第一偏置电压信号和所述反馈信号。

在一种实施例中，所述直流抵消电路包括:运算放大器U1A和电容C6；

所述运算放大器U1A的正相输入端用于获取所述第三信号，所述运算放大器U1A的负相输入端用于获取所述第一偏置电压信号和反馈信号，所述电容C6的一端连接所述运算放大器U1A的输出端，所述电容C6的另一端连接所述运算放大器U1A的负相输入端；所述运算放大器U1A的输出端用于输出所述第二信号。

在一种实施例中，所述低频放大电路包括运算放大器U1B、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C3、电容C4和电容C5；

所述运算放大器U1B的正相输入端用于获取所述第二信号，所述运算放大器U1B的负相输入端通过所述电阻R5连接地，所述电容C4连接于所述运算放大器U1B的负相输入端和所述运算放大器U1B的输出端之间，所述运算放大器U1B的输出端还连接所述电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端通过所述电容C5连接地，所述电阻R6的另一端还通过所述电阻R4连接所述运算放大器U1B的负相输入端，所述电容C3并联在所述电阻R4的两端；所述电阻R6与所述电容C5连接的一端用于输出所述放大后的第二信号。

在一种实施例中，所述高频信号提取模块包括：

电容C1，所述电容C1的一端用于获取输入的电源电压信号，所述电容C1的另一端用于输出所述第一信号；

和/或，电容C2，所述电容C2的一端用于获取输入的电源电压信号，所述电容C2的另一端用于输出所述第一信号。

在一种实施例中，还包括：

偏置电压提供模块，用于接收所述示波器输入的第二偏置电压信号，根据所述第二偏置电压信号，生成所述第一偏置电压信号；其中，所述第二偏置电压信号的大小与所述电源电压信号的大小相关。

根据第二方面，一种实施例中提供一种示波器，包括：

电源探头，所述电源探头为如上述任一项实施例所述的电源探头，用于对输入的电源电压信号中的高频信号和低频信号进行提取，得到并输出高低频信号；

示波器主体，用于接收所述高低频信号，并对所述高低频信号进行测量。

依据上述实施例的示波器的电源探头和示波器，其中，电源探头包括：高频信号提取模块、低频信号提取模块和高低频交汇模块，高频信号提取模块用于对输入的电源电压信号中具有第一频段的交流信号进行提取，低频信号提取模块用于对输入的电源电压信号中具有第二频段的交直流信号进行提取，并对输入的电源电压信号中的直流信号进行至少部分抵消，高低频交汇模块用于对具有第一频段的交流信号和具有第二频段的交直流信号进行汇合，输出高低频信号至示波器进行测量；由此，实现了对电源电压信号中掺杂的高低频噪声信号的测量。

附图说明

图1为电源探头与被测电源、示波器的连接示意图；

图2为电源探头所需要的输入阻抗曲线；

图3为一种实施例的示波器的电源探头的结构示意图；

图4为图3所示电源探头的电路结构示意图；

图5为一种实施例的示波器的结构示意图。

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）。

示波器探头可以包括有源探头和无源探头，有源探头的带宽不高，通常为500MHz，然而，一些芯片，例如处理器芯片，其工作频率能够达到几GHz，这样，叠加到电源上的高频信号的频率也能够达到几GHz，导致有源探头会测不到这些高频信号；此外，有源探头的衰减比较大，通常为10倍，对于一些小信号也会存在测不到的问题。无源探头的输入阻抗比较低，然而，测量电源上的电压信号的探头的输入阻抗需要足够地高，否则可能会影响电源的工作状态。

申请人在对上述示波器探头所存在的问题和电源探头的需求进行研究后发现，对于示波器场景的应用，请参考图1，图1示出了电源探头与被测电源、示波器的连接示意图，其中，电源探头与被测电源、示波器之间分别通过同轴线缆连接，示波器的输入阻抗RL为50Ω，电源探头需具备以下特点：（1）在低频段具有较高的输入阻抗，以不影响被测电源的工作状态；（2）为了能测量更高带宽的信号，在高频段的输入阻抗必须与同轴线缆相匹配；如图2所示，图2示出了电源探头所需要的输入阻抗曲线，即，m1：低频段高输入阻抗，m2：高频段低输入阻抗；（3）为了更好地测量被测电源中叠加的噪声，电源探头的衰减比应尽量靠近1，由于衰减比小，电源探头的动态范围也会小，这样，测量大直流电压上的高频信号时，电源探头必须具有偏移功能，使输入到示波器的电压信号处于示波器屏幕的中间位置。

基于上述电源探头需具备的特点，申请人设计了一种示波器的电源探头，下面详细说明。

请参考图3，本发明实施例提供了一种示波器的电源探头，电源探头与被测电源、示波器的连接方式可以如图1所示；电源探头包括：高频信号提取模块101、低频信号提取模块102和高低频交汇模块103，下面详细说明。

高频信号提取模块101用于对输入的电源电压信号中具有第一频段的交流信号进行提取，得到第一信号，第一信号为具有第一频段的交流信号；其中，电源电压信号包括具有第一频段的交流信号、具有第二频段的交流信号和直流信号，并且第一频段的频率大于第二频段的频率，其中，第一频段属于高频段，第二频段属于低频段。高频信号提取模块101对电源电压信号中的高频信号进行提取，在一些实施例中，根据电容“通交阻直”的特性，高频信号提取模块101可以采用一个或多个电容组成的电路；在另一些实施例中，也可以采用其他能够通交流阻直流的电路实现，此处不再一一赘述。

低频信号提取模块102用于对输入的电源电压信号中具有第二频段的交流信号和直流信号进行提取，并获取第一偏置电压信号，利用第一偏置电压信号对电源电压信号中的直流信号进行至少部分抵消，得到第二信号，第二信号包括具有第二频段的交流信号和未抵消的部分直流信号。

在一些实施例中，第一偏置电压信号的大小与电源电压信号中的直流信号的大小近似相同，可以利用第一偏置电压信号与电源电压信号相减，从而使得第一偏置电压信号对电源电压信号中的直流信号进行至少部分抵消，以对电源电压信号中的低频信号进行提取。在一实施例中，低频信号提取模块102可以采用加法器电路进行实现。

在一些实施例中，为了使得低频信号提取模块102的增益接近于1，引入了低频的反馈信号至低频信号提取模块102，以对低频信号提取模块102的增益进行反馈调节。低频信号提取模块102还用于获取高低频信号中的第二信号（具有第二频段的交流信号和未抵消的部分直流信号），将获取的第二信号作为反馈信号，利用反馈信号对低频信号提取模块102的增益进行调节，以使低频信号提取模块102的增益达到预设值。

高低频交汇模块103用于对第一信号和第二信号进行汇合，输出高低频信号至示波器，以使示波器对所述电源电压信号中的高低频信号进行测量。

本发明实施例提供的示波器的电源探头与被测电源通过同轴线缆连接，被测电源上的电源电压信号中除过直流信号以外，还掺杂有高低频信号等噪声，因此，电源探头的高频信号提取模块101对输入的电源电压信号中的高频信号（第一信号）进行提取，低频信号提取模块102对输入的电源电压信号中的低频信号（第二信号）进行提取，并通过高低频交汇模块103对所提取的高低频信号进行交汇后输出给示波器进行测量，从而实现了对电源电压信号中掺杂的高低频噪声信号的测量。

在一些实施例中，第一偏置电压信号可以通过外部直接获取，例如，将示波器输出的第二偏置电压信号直接作为第一偏置电压信号，但示波器输出的第二偏置电压信号往往与电源电压信号中的直流信号相差较大，因此并不是最优方案。

在另一些实施例中，本发明实施例提供的电源探头还包括偏置电压提供模块104，偏置电压提供模块104用于接收示波器输入的第二偏置电压信号，根据第二偏置电压信号，生成第一偏置电压信号；其中，第二偏置电压信号的大小与电源电压信号的大小相关。在一些实施例中，根据被测电源的电压的大小，用户对示波器进行一些设置，使得示波器根据用户输入的命令而输出第二偏置电压信号，第二偏置电压信号的大小与被测电源的电压正相关，由于第二偏置电压信号与电源电压信号中的直流信号并不能完全抵消，需要对第二偏置电压信号进行放大处理，因此，第二偏置电压信号还需经过放大电路后，得到第一偏置电压信号。这样，输出到低频信号提取模块102的第一偏置电压信号的大小与电源电压信号中的直流信号的大小相差不大，可直接进行抵消。

请参考图4，下面对本发明实施例提供的电源探头中的各个电路模块的具体电路进行说明，需要说明的是，本实施例只提供了一种可以实现上述各个电路模块功能的具体电路的例子，本领域技术人员还可以设计其他电路结构以实现上述电路模块功能，此处不再一一赘述。

在一些实施例中，高频信号提取模块101包括：电容C1和电容C2，电容C1的一端连接电源探头的输入端VIN，输入端VIN通过同轴线缆连接被测电源，其用于获取输入的电源电压信号，电容C1的另一端用于输出具有第一频段的交流信号；电容C2的一端用于获取输入的电源电压信号，电容C2的另一端用于输出第一信号，即具有第一频段的交流信号。在另一些实施例中，高频信号提取模块101还可以只包括：电容C1或电容C2。利用电容“通交阻直”的特性，可以提取到交流信号，并通过电容C1、电容C2的电容值的不同，可以提取到不同的第一频段的交流信号。

在一些实施例中，低频信号提取模块102包括：信号提取电路1021、反馈偏置电路1022、直流抵消电路1023和低频放大电路1024。

信号提取电路1021用于对输入的电源电压信号中具有第二频段的交流信号和直流信号进行提取，得到第三信号，第三信号包括电源电压信号中具有第二频段的交流信号和全部直流信号。

在一实施例中，信号提取电路1021包括电阻R3和电阻R7；电阻R3的一端连接电源探头的输入端VIN，输入端VIN通过同轴线缆连接被测电源，用于获取输入的电源电压信号，电阻R3的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接地；电阻R3和电阻R7连接的一端用于输出第三信号。在信号提取电路1021中，由于电阻能够通直流阻交流，因此，能够提取电源电压信号中的直流信号和较低频段的交流信号，即对电源电压信号中的低频信号进行提取。

反馈偏置电路1022用于获取高低频信号中的第二信号（具有第二频段的交流信号和未抵消的部分直流信号），并将获取的第二信号设定为反馈信号。

在一实施例中，反馈偏置电路1022包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C8和可变电阻器VR1；电阻R9的一端连接偏置电压提供模块104的输出端，用于获取第一偏置电压信号VOFFSET1，电阻R9的另一端连接可变电阻器VR1的一端，可变电阻器VR1的另一端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接高低频交汇模块103的输出端，用于获取高低频信号中的第二信号；电阻R10与可变电阻器VR1连接的一端还连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端通过电容C8连接地；电阻R10与可变电阻器VR1连接的一端用于输出第一偏置电压信号和反馈信号。

直流抵消电路1023用于获取第三信号（电源电压信号中具有第二频段的交流信号和全部直流信号）和第一偏置电压信号反馈偏置电压信号，并利用第一偏置电压信号对第三信号中的直流信号进行至少部分抵消，输出第二信号（具有第二频段的交流信号和未抵消的部分直流信号）。

直流抵消电路1023还用于获取反馈信号，其中，反馈信号用于对低频信号提取模块102的增益进行调节，以使低频信号提取模块102的增益小于1并接近于1，例如增益可以为0.8。

在一实施例中，直流抵消电路1023包括:运算放大器U1A和电容C6；运算放大器U1A的正相输入端连接信号提取电路1021的输出端，用于获取第三信号，运算放大器U1A的负相输入端连接反馈偏置电路1022的输出端和偏置电压提供模块104的输出端，用于获取第一偏置电压信号和反馈信号，电容C6的一端连接运算放大器U1A的输出端，电容C6的另一端连接运算放大器U1A的负相输入端；运算放大器U1A的输出端用于输出第二信号。在本实施例中，直流抵消电路1023实际上是一个加法器电路，通过第一偏置电压信号和第三信号的相减操作，即可将大部分或全部的直流信号进行抵消。需要说明的是，第一偏置电压信号的作用是为了将电源电压信号中的交流信号尽可能大地在示波器的屏幕中显示，例如测量一个电源电信号，其包含直流成分10.5VDC，交流成分0.2VAC。示波器垂直档位设置0.1V/DIV，如果不加偏置，最大可以测量1V信号，此时的波形肯定在屏幕外面。如果增加-10V偏置电压，此时输入到示波器依然包含0.5V直流成分，波形可以回到屏幕上半部分，如果增加-10.5V偏置电压，波形可以回到屏幕中间，输入示波器的信号没有直流成分。换而言之，第一偏置电压信号不一定完全抵消电源电压信号中的直流信号，只要使被测波形处于屏幕范围内就行了，实际应用中，由于无法知道直流信号的准确值，也很难完全抵消电源电压信号中的直流信号。

低频放大电路1024用于对直流抵消电路1023输出的第二信号进行放大，并输出放大后的第二信号。

在一实施例中，低频放大电路包括运算放大器U1B、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C3、电容C4和电容C5；运算放大器U1B的正相输入端连接直流抵消电路1023的输出端，用于获取第二信号，运算放大器U1B的负相输入端通过电阻R5连接地，电容C4连接于运算放大器U1B的负相输入端和运算放大器U1B的输出端之间，运算放大器U1B的输出端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端通过电容C5连接地，电阻R6的另一端还通过电阻R4连接运算放大器U1B的负相输入端，电容C3并联在电阻R4的两端；电阻R6与电容C5连接的一端用于输出放大后的第二信号。在本实施例中，由于信号提取电路1021中的电阻R3和电阻R7会对提取的第三信号进行一些衰减，因此，抵消掉直流信号后，还需对具有第二信号进行放大处理后再输出，以补偿电阻R3和电阻R7对信号的衰减。

在一些实施例中，高低频交汇模块103包括电阻R1和电阻R2；电阻R1的一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接低频信号提取模块102的输出端，用于获取第二信号，电阻R1的另一端连接示波器的输入通道，用于输出汇合后的高低频信号；电阻R1和电阻R2相连的一端连接高频信号提取模块101的输出端，用于获取第一信号。通过电阻R1和电阻R2对具有提取的高频信号（第一信号）和低频信号（第二信号）进行汇合后输出。此外，高低频交汇模块103还能够对高频信号提取模块101和低频信号提取模块102进行隔离，以使各自输出的信号不会影响另外一个模块的特性；最后，为了保证示波器的高频输入阻抗为低阻抗，示波器的负载阻抗RL一般是50Ω，因此，R1可以取一个远小于 50Ω的阻值，例如R1的阻值为4.99Ω，这样，最终示波器的高频输入阻抗为50Ω，实现了高频输入阻抗较低。

在一些实施例中，偏置电压提供模块104包括电阻R8、电阻R12、电阻R13、电容C7和运算放大器U2，电阻R8的一端用于获取第二偏置电压信号VOFFSET，其中第二偏置电压信号VOFFSET来自于示波器，电阻R8的另一端连接运算放大器U2的正相输入端、电容C7的一端，电容C7的另一端连接地，运算放大器U2的负相输入端通过电阻R13连接地，运算放大器U2的负相输入端还通过电阻R12连接运算放大器U2的输出端；运算放大器U2的输出端用于输出第一偏置电压信号VOFFSET1。该偏置电压提供模块104对示波器输出的第二偏置电压信号VOFFSET进行放大后输出第一偏置电压信号VOFFSET1。

其中， 第一偏置电压信号的电压为VOFFSET1=VOFFSET*(R12/R13+1)，其中，VOFFSET1为第一偏置电压信号的电压，VOFFSET为第二偏置电压信号的电压。通过设置电阻12和电阻R13的阻值，可调节对第二偏置电压信号的电压的放大倍数，从而得到合适电压值的第一偏置电压信号。

在假设输入接地后，反馈偏置电路1022输出的反馈调节后的反馈偏置电压信号VOUT_(VIN=0)=-(R10/(R9+VR1))* VOFFSET1。

基于上述图4所示的电路结构，对本发明实施例提供的电源探头的输入阻抗、增益等参数进行详细说明。

电源探头的低频输入阻抗RLP由低频信号提取模块102中的电阻R3和电阻R7决定，低频输入阻抗RLP=R3+R7，本实施例中，R3和R7均为25KΩ，则RLP为50KΩ，具有较高的低频输入阻抗。对于电源探头的高频输入阻抗RHP，因为C5是一个较大电容，可以看成交流接地，因此高频输入阻抗RHP=R2||(R1+RL)，其中RL是示波器的输入阻抗，设定为50Ω，本实施例中，R1为4.99Ω，R2为499Ω，这样RHP近似还为50Ω。可以看出，R1、R2、R3、R7只需选取合适的值，就可以实现电源探头在低频段具有高输入阻抗，在高频段具有低输入阻抗的特点。

对于电源探头的增益，对高频和低频分别进行说明。高频增益GH=RL/(RS+R1+RL)，其中，RS是被测电源的输出阻抗，一般来说，理想电源的输出阻抗是0，性能较好的电源输出阻抗在5Ω以内，假设RS=0，高频增益等于 GH=RL/(R1+RL)，GH总是小于1，为了GH尽量接近1（衰减倍数总是大于1且接近1），R1应远小于RL，而RL一般是50Ω，若R1取4.99Ω，则当RS=0，GH≈0.91，衰减倍数=1/GH≈1.1。低频段的增益GL，低频信号提取模块由两个运算放大器串联组成，优点是提高两个运算放大器的增益带宽积，其中GL=(R7/(R3+R7))*(R10/(R9+VR1)||(R11+1(2π*C8))+1)，设置电阻时，令GL=GH，探头在整个频段的增益曲线都比较平坦，本实施例中，R3和R7均为25KΩ，R9为27.4KΩ，R10为23.7KΩ，R11为1K，VR1为0-2KΩ的电阻范围。

基于上述分析可知，从电源探头的输入端VIN看进去，VOFFSET等效到电源探头的输入端VIN的电压为：

VOFF=VOUT_(VIN=0)/GH=(-(R10/(R9+VR1))*VOFFSET1)/(RL/(RS+R1+RL))；

化简为：VOFF=-VOFFSET*(R10/(R9+VR1))*(R12/R13+1)*((RS+R1)/RL+1)。

通过上述表达式可以看出，示波器输出的第二偏置电压信号VOFFSET是按照上述表达式对输入信号偏置起作用的。

请参考图5，本发明实施例还提供了一种示波器，示波器包括电源探头201和示波器主体202，电源探头201用于对输入的电源电压信号中的高频信号和低频信号进行提取，得到并输出高低频信号；示波器202用于接收高低频信号，并对高低频信号进行测量，以实现对电源上的高频信号以及电源上瞬间电压跌落的测量。其中，电源探头201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。

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 (7)

1.一种示波器的电源探头，其特征在于，所述电源探头和被测电源之间通过同轴线缆连接，包括：

高频信号提取模块，用于对输入的电源电压信号中具有第一频段的交流信号进行提取，得到第一信号，所述第一信号为所述具有第一频段的交流信号；所述电源电压信号包括所述具有第一频段的交流信号、具有第二频段的交流信号和直流信号，所述第一频段大于第二频段；其中，所述第一频段属于高频段，所述第二频段属于低频段；

低频信号提取模块，用于对输入的所述电源电压信号中所述具有第二频段的交流信号和直流信号进行提取，并获取第一偏置电压信号，利用所述第一偏置电压信号对所述电源电压信号中的直流信号进行至少部分抵消，得到第二信号，所述第二信号包括具有第二频段的交流信号和未抵消的部分直流信号；

高低频交汇模块，用于对所述第一信号和第二信号进行汇合，输出高低频信号至所述示波器，以使所述示波器对所述电源电压信号中的所述高低频信号进行测量；

所述高低频交汇模块包括电阻R1和电阻R2；电阻R1的一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接低频信号提取模块的输出端，用于获取第二信号，电阻R1的另一端连接示波器的输入通道，用于输出汇合后的高低频信号；电阻R1和电阻R2相连的一端连接高频信号提取模块的输出端，用于获取第一信号；

其中，电阻R1和电阻R2的电阻取值满足以下关系式：

RHP=R2||(R1+RL)；

RHP表示电源探头的高频输入阻抗，RL表示示波器的输入阻抗；其中，所述电源探头的高频输入阻抗与所述电源探头和被测电源之间的同轴线缆相匹配，以实现所述电源探头在低频段具有高输入阻抗，在高频段具有低输入阻抗；

所述低频信号提取模块还用于获取所述高低频信号中的第二信号，将获取的所述第二信号作为反馈信号，利用所述反馈信号对所述低频信号提取模块的增益进行调节，以使所述低频信号提取模块的增益达到预设值；

所述低频信号提取模块包括：

信号提取电路，用于对输入的所述电源电压信号中所述具有第二频段的交流信号和直流信号进行提取，得到第三信号，所述第三信号包括所述具有第二频段的交流信号和全部直流信号；

反馈偏置电路，用于获取所述高低频信号中的所述第二信号，并将获取的所述第二信号设定为所述反馈信号；

直流抵消电路，用于获取所述第三信号和所述第一偏置电压信号，并利用所述第一偏置电压信号对所述第三信号中的直流信号进行至少部分抵消，输出所述第二信号；

所述直流抵消电路还用于获取所述反馈信号，所述反馈信号用于对所述低频信号提取模块的增益进行调节，以使所述低频信号提取模块的增益达到预设值；

低频放大电路，用于对所述第二信号进行放大，并输出放大后的第二信号；

所述低频放大电路包括运算放大器U1B、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C3、电容C4和电容C5；

所述运算放大器U1B的正相输入端用于获取所述第二信号，所述运算放大器U1B的负相输入端通过所述电阻R5连接地，所述电容C4连接于所述运算放大器U1B的负相输入端和所述运算放大器U1B的输出端之间，所述运算放大器U1B的输出端还连接所述电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端通过所述电容C5连接地，所述电阻R6的另一端还通过所述电阻R4连接所述运算放大器U1B的负相输入端，所述电容C3并联在所述电阻R4的两端；所述电阻R6与所述电容C5连接的一端用于输出所述放大后的第二信号。

2.如权利要求1所述的示波器的电源探头，其特征在于，所述信号提取电路包括：电阻R3和电阻R7；

所述电阻R3的一端用于获取输入的所述电源电压信号，所述电阻R3的另一端连接所述电阻R7的一端，所述电阻R7的另一端连接地；所述电阻R3和所述电阻R7连接的一端用于输出所述第三信号。

3.如权利要求1所述的示波器的电源探头，其特征在于，所述反馈偏置电路包括：电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C8和可变电阻器VR1；

所述电阻R9的一端用于获取所述第一偏置电压信号，所述电阻R9的另一端连接所述可变电阻器VR1的一端，所述可变电阻器VR1的另一端连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端用于获取所述高低频信号中的第二信号；所述电阻R10与所述可变电阻器VR1连接的一端还连接所述电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端通过所述电容C8连接地；所述电阻R10与所述可变电阻器VR1连接的一端用于输出所述第一偏置电压信号和所述反馈信号。

4.如权利要求1所述的示波器的电源探头，其特征在于，所述直流抵消电路包括:运算放大器U1A和电容C6；

所述运算放大器U1A的正相输入端用于获取所述第三信号，所述运算放大器U1A的负相输入端用于获取所述第一偏置电压信号和反馈信号，所述电容C6的一端连接所述运算放大器U1A的输出端，所述电容C6的另一端连接所述运算放大器U1A的负相输入端；所述运算放大器U1A的输出端用于输出所述第二信号。

5.如权利要求1所述的示波器的电源探头，其特征在于，所述高频信号提取模块包括：

电容C1，所述电容C1的一端用于获取输入的电源电压信号，所述电容C1的另一端用于输出所述第一信号；

和/或，电容C2，所述电容C2的一端用于获取输入的电源电压信号，所述电容C2的另一端用于输出所述第一信号。

6.如权利要求1所述的示波器的电源探头，其特征在于，还包括：

偏置电压提供模块，用于接收所述示波器输出的第二偏置电压信号，根据所述第二偏置电压信号，生成所述第一偏置电压信号；其中，所述第二偏置电压信号的大小与所述电源电压信号的大小相关。

7.一种示波器，其特征在于，包括：

电源探头，所述电源探头为如权利要求1-6中任一项所述的电源探头，用于对输入的电源电压信号中的高频信号和低频信号进行提取，得到并输出高低频信号；

示波器主体，用于接收所述高低频信号，并对所述高低频信号进行测量。