CN204886890U - 一种示波器前级衰减电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种示波器前级衰减电路，包括信号接入端口、阻容衰减模块、输入级缓冲和加法电路、增益可选放大模块、显示屏、输入键盘和处理器，所述信号接入端口通过导线分别与阻容衰减模块和处理器连接，所述阻容衰减模块通过导线与输入级缓冲和加法电路连接，所述输入级缓冲和加法电路通过导线与增益可选放大模块连接，所述控制处理模块上安装有数字微调增益模块，控制处理模块上设置有若干输出端，所述处理器通过数据线分别与存储器、显示屏和输入键盘连接。本实用新型能够对输入信号进行储存，同时提高了ADC输入的最小分辨率，减小对模拟前端增益的需求，节约了成本，提高了小档位的输入动态范围，校准简单，数字增益模块不需要校准。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及示波器的技术领域，特别是一种示波器前级衰减电路的技术领域。
【背景技术】
示波器是显示电压随时间变化的测试仪器，也就是电压波形。示波器是电子测试中最基础也是最重要的仪器。可分为模拟示波器和数字示波器。模拟示波器采用的是模拟电路电子枪向屏幕发射电子，发射的电子经聚焦形成电子束，并打到屏幕上，屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就会发出光来。模拟示波器在显示高频信号时效果是最真实，最好的，但是显示低频信号能力较弱，另外受制于带宽的瓶颈，逐渐被数字示波器取代。数字示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。显示效果不如模拟示波器，但是带宽大，功能丰富，已经成为测试的主流。示波器或其它测量仪器的输入模拟前端电路决定了其噪声、带宽、动态范围等关键指标。示波器的模拟前端电路一般完成信号输入衰减、缓冲、放大、偏置、带宽限制等功能，然后送给ADC进行模数转换，转换后的数据经过处理后进行显示。垂直灵敏度是示波器的一个重要参数。垂直灵敏度指示垂直放大器对弱信号的放大程度，通常用每刻度多少毫伏表示。数字示波器能检测出的最小伏特数的典型值约1mV每垂直显示屏刻度。在示波器中一般在面板上有一个调节垂直灵敏度的旋钮，用于调节电压波形在示波器面板的显示窗中的幅度，用户可以从显示窗中读出信号波形的幅度和当前垂直灵敏度刻度。为了可以让人们更加精确的调节垂直灵敏度，现在许多的示波器，调节垂直灵敏度的档位有粗调和细调之分。粗调档位的垂直灵敏度以1-2-5为步进，调节垂直灵敏度。而细调档位的步进则小得多，比如在100mV/div的档位上细调，则步进为1mV/div。具有细调垂直档位的数字示波器是目前市场上绝大多数示波器的必备功能，现有技术存在以下缺点：成本高：现有技术中，数字控制可变增益模块是实现的关键模块，一般由数字控制可变增益放大器构成，能够实现至少几十级步进的增益变化，一般成本较高。2、噪声大：现有技术中，在示波器最小垂直灵敏度时，如2mV/div时，需要数字控制可变增益模块设置到非常大的增益，才能将2mV/div时的小信号放大到ADC的输入满量程范围内，此时可变增益模块本身的噪声也被放大了该增益倍数，导致输入ADC信号的信噪比变差，最终体现为示波器在小垂直档位时噪声大，3、动态范围小：当垂直档位很小时，可变增益模块设置的增益较大，由于增益模块输出电压范围是一定的，由芯片本身决定，所以当增益大时，可输入的信号的幅度就很小，否则可变增益模块输出就饱和了，放大器饱和，可能会导致放大器电路工作不正常，或产生直流偏置使波形发生偏移。最终体现在示波器上是可变增益模块增益较大的档位时，输入信号的动态范围很小。4、垂直灵敏度校准复杂：示波器垂直灵敏度的准确度，是需要校准的，即通过输入信号来校准出每个垂直灵敏度档位需要设置的增益，现有技术由粗调模块和细调模块需要校准，校准算法复杂。目前传统的示波器不具有对输入信号记录的功能。
【实用新型内容】
本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种示波器前级衰减电路，能够对输入信号进行储存，可以随时提取信号进行模拟检测，同时提高了ADC输入的最小分辨率，减小对模拟前端增益的需求，节约了成本，提高了输入ADC信号的信噪比，提高了小档位的输入动态范围，校准简单，数字增益模块不需要校准。
为实现上述目的，本实用新型提出了一种示波器前级衰减电路，包括信号接入端口、阻容衰减模块、输入级缓冲和加法电路、增益可选放大模块、ADC转换放大电路、控制处理模块、存储器、显示屏、输入键盘和处理器，所述信号接入端口通过导线分别与阻容衰减模块和处理器连接，所述阻容衰减模块通过导线与输入级缓冲和加法电路连接，所述输入级缓冲和加法电路通过导线与增益可选放大模块连接，所述增益可选放大模块通过导线与ADC转换放大电路连接，所述ADC转换放大电路通过导线与控制处理模块连接，所述控制处理模块上安装有数字微调增益模块，控制处理模块上设置有若干输出端，所述输出端通过导线与增益可选放大模块、阻容衰减模块和D/A转换模块连接，所述D/A转换模块通过导线与输入级缓冲和加法电路连接，所述处理器通过数据线分别与存储器、显示屏和输入键盘连接。
作为优选，所述ADC转换放大电路包括D/A转换模块和数字增益模块，所述D/A转换模块(41)通过数字增益模块连接至控制处理模块。
作为优选，所述的A/D转换模块为12bit的D/A转换模块(41)。
作为优选，所述增益可选放大模块为全差分运算放大电路，该全差分运算放大电路的输入端连接有继电器电路，所述控制处理模块与继电器电路连接以实现对增益可选放大模块的增益切换。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过将信号接入端口、阻容衰减模块、输入级缓冲和加法电路、增益可选放大模块、ADC转换放大电路、控制处理模块、存储器、显示屏、输入键盘和处理器应用在示波器前级衰减电路中，能够对输入信号进行储存，可以随时提取信号进行模拟检测，同时提高了ADC输入的最小分辨率，减小对模拟前端增益的需求，节约了成本，提高了输入ADC信号的信噪比，所以示波器噪声小，模拟前端的增益小，相应的提高了小档位的输入动态范围。由于前端只有几种固定的增益，校准简单，数字增益模块不需要校准。
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本实用新型一种示波器前级衰减电路的结构示意图。
图中：1-阻容衰减模块、2-输入级缓冲和加法电路、3-增益可选放大模块、4-ADC转换放大电路、41-D/A转换模块、42-数字增益模块、5-控制处理模块、51-数字微调增益模块、7-存储器、8-显示屏、9-输入键盘、10-处理器、11-信号接入端口。
【具体实施方式】
参阅图1，本实用新型一种示波器前级衰减电路，包括信号接入端口11、阻容衰减模块1、输入级缓冲和加法电路2、增益可选放大模块3、ADC转换放大电路4、控制处理模块5、存储器7、显示屏8、输入键盘9和处理器10，所述信号接入端口11通过导线分别与阻容衰减模块1和处理器10连接，所述阻容衰减模块1通过导线与输入级缓冲和加法电路2连接，所述输入级缓冲和加法电路2通过导线与增益可选放大模块3连接，所述增益可选放大模块3通过导线与ADC转换放大电路4连接，所述ADC转换放大电路4通过导线与控制处理模块5连接，所述控制处理模块5上安装有数字微调增益模块51，控制处理模块5上设置有若干输出端，所述输出端通过导线与增益可选放大模块3、阻容衰减模块1和D/A转换模块41连接，所述D/A转换模块41通过导线与输入级缓冲和加法电路2连接，所述处理器10通过数据线分别与存储器7、显示屏8和输入键盘9连接。所述ADC转换放大电路4包括D/A转换模块41和数字增益模块42，所述D/A转换模块(41)通过数字增益模块42连接至控制处理模块5。所述的A/D转换模块为12bit的D/A转换模块(41)。所述增益可选放大模块3为全差分运算放大电路，该全差分运算放大电路的输入端连接有继电器电路，所述控制处理模块5与继电器电路连接以实现对增益可选放大模块3的增益切换。
本实用新型一种示波器前级衰减电路，通过将信号接入端口11、阻容衰减模块1、输入级缓冲和加法电路2、增益可选放大模块3、ADC转换放大电路4、控制处理模块5、存储器7、显示屏8、输入键盘9和处理器10应用在示波器前级衰减电路中，能够对输入信号进行储存，可以随时提取信号进行模拟检测，同时提高了ADC输入的最小分辨率，减小对模拟前端增益的需求，节约了成本，提高了输入ADC信号的信噪比，所以示波器噪声小，模拟前端的增益小，相应的提高了小档位的输入动态范围。由于前端只有几种固定的增益，校准简单，数字增益模块42不需要校准。
上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种示波器前级衰减电路，其特征在于：包括信号接入端口(11)、阻容衰减模块(1)、输入级缓冲和加法电路(2)、增益可选放大模块(3)、ADC转换放大电路(4)、控制处理模块(5)、存储器(7)、显示屏(8)、输入键盘(9)和处理器(10)，所述信号接入端口(11)通过导线分别与阻容衰减模块(1)和处理器(10)连接，所述阻容衰减模块(1)通过导线与输入级缓冲和加法电路(2)连接，所述输入级缓冲和加法电路(2)通过导线与增益可选放大模块(3)连接，所述增益可选放大模块(3)通过导线与ADC转换放大电路(4)连接，所述ADC转换放大电路(4)通过导线与控制处理模块(5)连接，所述控制处理模块(5)上安装有数字微调增益模块(51)，控制处理模块(5)上设置有若干输出端，所述输出端通过导线与增益可选放大模块(3)、阻容衰减模块(1)和D/A转换模块(41)连接，所述D/A转换模块(41)通过导线与输入级缓冲和加法电路(2)连接，所述处理器(10)通过数据线分别与存储器(7)、显示屏(8)和输入键盘(9)连接。
2.如权利要求1所述的一种示波器前级衰减电路，其特征在于：所述ADC转换放大电路(4)包括D/A转换模块(41)和数字增益模块(42)，所述D/A转换模块(41)通过数字增益模块(42)连接至控制处理模块(5)。
3.如权利要求1所述的一种示波器前级衰减电路，其特征在于：所述的A/D转换模块为12bit的D/A转换模块(41)。
4.如权利要求1所述的一种示波器前级衰减电路，其特征在于：所述增益可选放大模块(3)为全差分运算放大电路，该全差分运算放大电路的输入端连接有继电器电路，所述控制处理模块(5)与继电器电路连接以实现对增益可选放大模块(3)的增益切换。
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|---|---|---|---|---|
| CN105891760A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-24 | 电子科技大学 | 数字示波器垂直灵敏度自校正方法 |
| CN113295901A (zh) * | 2021-07-28 | 2021-08-24 | 佛山市联动科技股份有限公司 | 一种数字示波器的前端调整电路和数字示波器 |
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| CN105891760B (zh) * | 2016-05-18 | 2018-07-10 | 电子科技大学 | 数字示波器垂直灵敏度自校正方法 |
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