CN206420938U - 一种同轴型阻容积分器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种同轴型阻容积分器，所述积分器的输入电缆座、积分电阻、积分电容、输出匹配电阻、连接板、输出电缆座以及印刷电路板均位于外壳的中心线上。呈放射状对称布置的输入匹配电阻并联焊接在印刷电路板上，积分电容的外导体通过螺纹连接或焊接的方式安装在连接板的中心位置。本实用新型的同轴型阻容积分器不仅保证了积分器的高频响应能力，而且简化了积分器结构和制作工艺。同时，积分器的输出端串联一个匹配电阻，电阻值等于输出端连接电缆的特征阻抗。在ns量级的快信号测量中，能够保证输出波形正确。本实用新型的同轴型阻容积分器与微分探头配合使用，应用于相应高电压大电流快脉冲的测量。

Description

一种同轴型阻容积分器

技术领域

本实用新型属于高电压大电流快脉冲的测量技术领域，具体涉及一种同轴型阻容积分器。

背景技术

在高电压大电流快脉冲的测量技术领域中，微分探头（微分型电容分压器、D-dot探头、微分型罗氏线圈以及B-dot探头等）得到了广泛的使用。此类探头输出电压（或电流）对时间的微分信号。在测量中，需要使用积分器对探头输出的微分信号进行积分，得到电压或电流信号。

在《电工学》等出版物中有积分器的介绍，但仅仅给出了原理电路，缺少杂散参数对积分运算结果的分析以及具体制作方法。目前，绝大多数阻容积分器构造是使用普通电阻和制式电容焊接而成的，杂散参数较大，难以适应高频信号的测量。中国专利文献库公开的《同轴型无源阻容积分器》（专利号ZL201030300079.7）给出了使用特制的薄片圆环结构的积分电容，通过压紧电容两端的导电弹垫实现积分电容电连接的设计，以此解决电容的引脚和连接造成杂散电感的问题，取得了有效的结果，但是通过压紧导电弹垫实现连接的结构在可靠性等方面有待提高。此外，由于积分电容的容量限制，积分器输出连接的测试通道负载阻抗通常为高阻（1 MΩ）。对于ns量级的快信号，当积分器输出端连接一定特征阻抗的电缆时，由于信号反射导致测量波形畸变。因此，目前的阻容积分器采用将输出端直接连接在测试设备输入端口的方式，对于测试设备的布局和测试的方便性产生一定的影响，亟需发展一种同轴型阻容积分器应对工程实际需求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种同轴型阻容积分器。

本实用新型的同轴型阻容积分器，其特点是：所述的积分器的外壳为圆筒形，输入电缆座和输出电缆座分别位于外壳的两端，输入电缆座芯线从输入电缆座中引出；输入电缆座芯线、印刷电路板的印刷电路板中心电极、积分电阻、积分电容的芯线、输出匹配电阻和插针从左至右依次通过焊接串联，各部件的中心位于外壳的中心线上，积分电容的外导体与连接板的中心连接；插针与输出电缆座的输出电缆座插孔连接；输入匹配电阻由N个电阻并联组成，N≥2，分别为电阻Ⅰ至电阻N，焊接在印刷电路板上，印刷电路板通过后盖螺钉连接在后盖的内端面，后盖再通过入口螺钉连接在外壳的入口端面；连接板与外壳的内壁连通；输出匹配电阻通过绝缘轴套与外壳绝缘。

所述的积分电容的外导体通过螺纹连接或焊接的方式安装在连接板的中心位置，所述的连接板通过紧定螺钉固定在外壳的内壁上，与外壳的内壁连通。

所述的印刷电路板为同心环结构，内环为印刷电路板中心电极，外环为印刷电路板接地电极。

所述的输入匹配电阻由N个电阻并联组成，电阻的一端焊接在印刷电路板中心电极上，另一端焊接在印刷电路板接地电极上，并联后的电阻呈放射状对称布置。

所述的输入电缆座芯线位于输入电缆座基座的中心，输入电缆座芯线和输入电缆座基座之间通过输入电缆座绝缘套绝缘。

所述的输出电缆座插孔位于输出电缆座基座的中心，输出电缆座插孔和输出电缆座基座之间通过输出电缆座绝缘套绝缘。

本实用新型的同轴型阻容积分器使用电阻和电容形成的RC电路对输入信号进行积分运算。该积分器的积分电容采用螺纹连接或焊接的方式，在控制电路杂散电感、提高积分器的频率响应上限的同时，简化了积分器结构和制作工艺，提高了积分器的可靠性；并且，在ns量级的快信号测量中，该积分器的输出端串联了一个匹配电阻，电阻值等于输出端连接电缆的特征阻抗，克服了积分器输出端连接一定特征阻抗的电缆导致的波形畸变问题。本实用新型的同轴型阻容积分器的最高响应频率高于500 MHz，与微分探头配合使用，可以应用于相应高电压大电流快脉冲的测量。

附图说明

图1为本实用新型的同轴型阻容积分器的电路原理图；

图2为本实用新型的同轴型阻容积分器的结构图；

图3为本实用新型的同轴型阻容积分器中的印刷电路板结构图；

图4为图2中的I—I剖视图；

图5为本实用新型的同轴型阻容积分器中的输入电缆座结构图；

图6为本实用新型的同轴型阻容积分器中的输出电缆座结构图。

图中，1.积分电阻 2.积分电容 3.输出匹配电阻 4.输入匹配电阻 5.电缆6.示波器测试通道 11.输入电缆座 12. 入口螺钉 13.后盖 14.外壳 15.连接板16.绝缘轴套 17.出口螺钉 18.输出电缆座 19.插针 20.紧定螺钉 21.印刷电路板22.后盖螺钉 41.电阻Ⅰ 42.电阻Ⅱ 43.电阻Ⅲ 44.电阻Ⅳ 45.电阻Ⅴ 46.电阻Ⅵ111. 输入电缆座芯线 112.输入电缆座绝缘套 113.输入电缆座基座 181.输出电缆座插孔 182.输出电缆座绝缘套 183.输出电缆座基座 211. 印刷电路板接地电极 212.印刷电路板中心电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型。

实施例1

图1为本实用新型的同轴型阻容积分器的电路原理图。图中虚线框中的积分电阻1、积分电容2、输出匹配电阻3、输入匹配电阻4构成了本实用新型的同轴型阻容积分器。本实用新型与公知的阻容积分器在电路设计上的主要区别是设置了输出匹配电阻3。当本实用新型一种同轴型阻容积分器的输出电缆座18连接一定特征阻抗的电缆5，且电缆5连接阻抗为高阻的示波器测试通道6时，输出匹配电阻3起到匹配作用，可以保证ns量级的快信号测量波形正确。

图2为本实用新型的同轴型阻容积分器的结构图。图中，积分电阻1、积分电容2、输出匹配电阻3、输入电缆座11、连接板15、输出电缆座18以及印刷电路板21位于外壳14的中心线上。

图3为本实用新型的同轴型阻容积分器中的印刷电路板结构图。

图4为图2中的I—I剖视图。图中，6个放射状对称布置的电阻Ⅰ41~电阻Ⅵ46的两端分别连接印刷电路板中心电极212和印刷电路板接地电极211。

图5为本实用新型的同轴型阻容积分器中的输入电缆座结构图。

图6为本实用新型的同轴型阻容积分器中的输出电缆座结构图。

图2~图6中，本实用新型的外壳14为圆筒形，输入电缆座11和输出电缆座18分别位于圆筒形外壳的两端。本实施例中，输入匹配电阻4由6个电阻并联组成，分别为电阻Ⅰ41~电阻Ⅵ46。电阻Ⅰ41~电阻Ⅵ46的一端焊接在印刷电路板中心电极211上，另一端焊接在印刷电路板接地电极212上。将印刷电路板21用后盖螺钉22连接在后盖13的内端面，后盖13用入口螺钉12连接在外壳14的入口端面。输入电缆座芯线111穿过印刷电路板中心电极211的中心孔后与积分电阻1的一端连接。积分电容2的外导体通过螺纹连接或焊接的方式安装在连接板15的中心位置，积分电容2的芯线分别连接积分电阻1的另一端以及输出匹配电阻3的一端。使用紧定螺钉20将连接板15固定于外壳14的内壁上。插针19分别连接输出匹配电阻3的另一端以及输入电缆座插孔181。绝缘轴套16位于输出匹配电阻3与外壳14之间。

本实施例中，对于特征阻抗为50 Ω的测量系统，输出匹配电阻3的电阻值为50Ω；输入匹配电阻4也为50 Ω，则并联的电阻Ⅰ41~电阻Ⅵ46的电阻值为300 Ω，可承受的输入脉冲电压峰值约为1 kV。积分电阻2和积分电容3的取值由测量要求的RC值决定。

实施例2

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于输入匹配电阻4由2个电阻并联组成，电阻值为100 Ω，可承受的输入脉冲电压峰值约为500V。与微分探头配合使用，可以应用于相应高电压大电流快脉冲的测量。

实施例3

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于输入匹配电阻4由8个电阻并联组成，电阻值为400 Ω，可承受的输入脉冲电压峰值约为1.2kV。与微分探头配合使用，可以应用于相应高电压大电流快脉冲的测量。

Claims (6)

1.一种同轴型阻容积分器，其特征在于：所述的积分器的外壳（14）为圆筒形，输入电缆座（11）和输出电缆座（18）分别位于外壳（14）的两端，输入电缆座芯线（111）从输入电缆座（11）中引出；输入电缆座芯线（111）、印刷电路板（21）的印刷电路板中心电极（212）、积分电阻（1）、积分电容（2）的芯线、输出匹配电阻（3）和插针（19）从左至右依次通过焊接串联，各部件的中心位于外壳（14）的中心线上，积分电容（2）的外导体与连接板（15）的中心连接；插针（19）与输出电缆座（18）的输出电缆座插孔（181）连接；输入匹配电阻（4）由N个电阻并联组成，N≥2，分别为电阻Ⅰ（41）至电阻N，焊接在印刷电路板（21）上，印刷电路板（21）通过后盖螺钉（22）连接在后盖（13）的内端面，后盖（13）再通过入口螺钉（12）连接在外壳（14）的入口端面；连接板（15）与外壳（14）的内壁连通；输出匹配电阻（3）通过绝缘轴套（16）与外壳（14）绝缘。

2.根据权利要求1所述的同轴型阻容积分器，其特征在于：所述的积分电容（2）的外导体通过螺纹连接或焊接的方式安装在连接板（15）的中心位置，所述的连接板（15）通过紧定螺钉（20）固定在外壳（14）的内壁上，与外壳（14）的内壁连通。

3.根据权利要求1所述的同轴型阻容积分器，其特征在于：所述的印刷电路板（21）为同心环结构，内环为印刷电路板中心电极（212），外环为印刷电路板接地电极（211）。

4.根据权利要求1所述的同轴型阻容积分器，其特征在于：所述的输入匹配电阻（4）由N个电阻并联组成，电阻的一端焊接在印刷电路板中心电极（212）上，另一端焊接在印刷电路板接地电极（211）上，并联后的电阻呈放射状对称布置。

5.根据权利要求1所述的同轴型阻容积分器，其特征在于：所述的输入电缆座芯线（111）位于输入电缆座基座（113）的中心，输入电缆座芯线（111）和输入电缆座基座（113）之间通过输入电缆座绝缘套（112）绝缘。

6.根据权利要求1所述的同轴型阻容积分器，其特征在于：所述的输出电缆座插孔（181）位于输出电缆座基座（183）的中心，输出电缆座插孔（181）和输出电缆座基座（183）之间通过输出电缆座绝缘套（182）绝缘。