CN217156619U - 垂直灵敏度调节电路及示波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直灵敏度调节电路及示波器，其包括衰减单元、缩放单元以及放大单元，其中，衰减单元用于接收信号输入端输入的电压信号；缩放单元与衰减单元连接；放大单元的一端与缩放单元连接，另一端用于与A/D转换单元连接；其中，通过衰减单元、缩放单元以及放大单元对电压信号进行调节，并将调节后的电压信号经A/D转换单元输入控制处理单元，以使控制处理单元根据调节后的电压信号进行垂直灵敏度调节。本实用新型所公开的垂直灵敏度调节电路通过衰减单元、缩放单元以及放大单元对电压信号进行调节，整个垂直灵敏度调节电路结构简单且成本较低。

Description

垂直灵敏度调节电路及示波器

技术领域

本实用新型涉及数字示波器技术领域，尤其涉及一种垂直灵敏度调节电路及示波器。

背景技术

垂直灵敏度是示波器的重要参数之一，体现了示波器对弱信号的放大程度及对强信号的缩小程度，通常用每刻度多少毫伏表示。垂直灵敏度调节装置在示波器中的作用就是对输入的电压信号进行不同放大倍数的放大，以满足不同的垂直灵敏度设置。垂直灵敏度步进越小，要求垂直灵敏度调节装置对信号放大的精度越高，垂直灵敏度范围越大，要求垂直灵敏度调节装置对信号放大的动态范围越大。现有技术中垂直灵敏度调节电路包括开关切换模块、可控增益放大器、开关切换模块以及多路D/A转换模块等模块，虽然具有垂直灵敏度调节功能，但其结构较为复杂，且因使用了可控增益放大器及多路D/A转换模块使得成本较高。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提供了一种结构简单且成本较低的垂直灵敏度调节电路及示波器。

实用新型内容

本实用新型提供了一种垂直灵敏度调节电路及示波器，旨在解决现有垂直灵敏度调节电路结构复杂且成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供了一种垂直灵敏度调节电路，其包括：衰减单元，所述衰减单元用于接收信号输入端输入的电压信号；缩放单元，所述缩放单元与所述衰减单元连接；以及放大单元，所述放大单元的一端与所述缩放单元连接，另一端用于与A/D转换单元连接；其中，通过所述衰减单元、所述缩放单元以及所述放大单元对所述电压信号进行调节，并将调节后的所述电压信号经所述A/D转换单元输入控制处理单元，以使所述控制处理单元根据调节后的所述电压信号进行垂直灵敏度调节。

进一步地，所述衰减单元包括衰减控制模块、第一衰减模块以及第二衰减模块，所述衰减控制模块同时与所述信号输入端、所述缩放单元、所述第一衰减模块以及所述第二衰减模块连接。

进一步地，所述衰减控制模块包括电磁继电器，所述电磁继电器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚以及第八引脚，所述信号输入端与所述第三引脚连接，所述第一衰减模块的一端与所述第二引脚连接，另一端与所述第七引脚连接，所述第二衰减模块的一端与所述第四引脚连接，另一端与所述第五引脚连接，所述第六引脚与所述缩放单元连接，所述第八引脚用于控制所述衰减单元对所述电压信号的衰减倍数。

进一步地，所述第一衰减模块及所述第二衰减模块均包括多个电阻及多个电容。

进一步地，所述缩放单元包括缩放控制模块、电压跟随模块以及多个缩放模块，所述电压跟随模块的一端与所述衰减单元连接，另一端与所述多个缩放模块中的一个缩放模块的一端连接，所述多个缩放模块中的一个缩放模块的另一端与所述缩放控制模块的一端连接，所述缩放控制模块的另一端与所述放大单元连接，所述缩放控制模块用于从所述多个缩放模块中选择一个缩放模块连接。

进一步地，所述电压跟随模块包括电压跟随器，所述电压跟随器的同相输入端与所述衰减单元连接，所述电压跟随器的输出端与所述多个缩放模块中的一个缩放模块的一端连接。

进一步地，所述多个缩放模块包括第一缩放模块、第二缩放模块、第三缩放模块、第四缩放模块、第五缩放模块以及第六缩放模块，所述缩放控制模块包括模拟开关，所述模拟开关的第一引脚、第五引脚、第十五引脚、第十四引脚、第十三引脚以及第十二引脚分别与所述第一缩放模块、所述第二缩放模块、所述第三缩放模块、所述第四缩放模块、所述第五缩放模块以及所述第六缩放模块连接，所述模拟开关的第三引脚与所述放大单元连接，所述模拟开关的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚用于控制所述缩放单元对所述电压信号的缩放倍数。

进一步地，所述第一缩放模块、所述第二缩放模块、所述第三缩放模块、所述第四缩放模块、所述第五缩放模块以及所述第六缩放模块均为电阻。

进一步地，所述放大单元包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述模拟开关的第三引脚连接，所述运算放大器的输出端与所述A/D转换单元连接。

本实用新型另一方面还提供了一种示波器，所述示波器包括上述垂直灵敏度调节电路。

本实用新型所公开的垂直灵敏度调节电路及示波器，先通过衰减单元对电压信号进行衰减，然后再通过缩放单元对衰减后的电压信号进行增益缩放，最后通过放大单元对增益缩放后的电压信号进行放大，以使控制处理单元根据放大后的电压信号进行垂直灵敏度调节，整个垂直灵敏度调节电路不仅结构简单且成本较低。本实用新型所公开的垂直灵敏度调节电路解决了现有垂直灵敏度调节电路结构复杂且成本较高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的垂直灵敏度调节电路的结构示意图；

图2是图1中衰减单元的电路原理图；

图3是图1中缩放单元的电路原理图；

图4是图1中放大单元的电路原理图；

图5是本实用新型一实施例提供的示波器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

图1至图4展示了本实用新型所提供的垂直灵敏度调节电路的一实施例。本实施例的垂直灵敏度调节电路10包括衰减单元11、缩放单元12以及放大单元13，其中，所述衰减单元11用于接收信号输入端20输入的电压信号；所述缩放单元12与所述衰减单元11连接；所述放大单元13的一端与所述缩放单元12连接，另一端用于与A/D转换单元30连接；其中，通过所述衰减单元11、所述缩放单元12以及所述放大单元13对所述电压信号进行调节，并将调节后的所述电压信号经所述A/D转换单元30输入控制处理单元40，以使所述控制处理单元40根据调节后的所述电压信号进行垂直灵敏度调节。本实施例中先通过所述衰减单元11对所述电压信号进行衰减，然后再通过所述缩放单元12对衰减后的所述电压信号进行增益缩放，最后通过所述放大单元13对增益缩放后的所述电压信号进行放大，以使所述控制处理单元40根据放大后的所述电压信号进行垂直灵敏度调节，整个垂直灵敏度调节电路不仅结构简单且成本较低。

在一实施例，例如本实施例，所述衰减单元11包括衰减控制模块111、第一衰减模块112以及第二衰减模块113，所述衰减控制模块111同时与所述信号输入端20、所述缩放单元12、所述第一衰减模块112以及所述第二衰减模块113连接。具体地，所述衰减控制模块111包括电磁继电器U46，所述电磁继电器U46包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚以及第八引脚，所述信号输入端20与所述第三引脚连接，所述第一衰减模块112的一端与所述第二引脚连接，另一端与所述第七引脚连接，所述第二衰减模块113的一端与所述第四引脚连接，另一端与所述第五引脚连接，所述第六引脚与所述缩放单元12连接，所述第八引脚用于控制所述衰减单元11对所述电压信号的衰减倍数。更为具体地，所述第一衰减模块112及所述第二衰减模块113均包括多个电阻及多个电容，如图2所示，所述第一衰减模块112由电阻R256、R257，电容C181、C182以及C288连接组成，所述第二衰减模块113由电阻R171、R172，电容C116、C117以及C287连接组成。在本实施例中，若将所述第八引脚设为高电平，表明所述衰减单元11对所述电压信号的衰减倍数为1/2，则选择所述第二衰减模块113，即将所述第三引脚与所述第四引脚连接，所述六引脚与所述第五引脚连接；若将所述第八引脚设为低电平，表明所述衰减单元11对所述电压信号的衰减倍数为1/100，则选择所述第一衰减模块112，即将所述第三引脚与所述第二引脚连接，所述第六引脚与所述第七引脚连接。可理解地，在其它实施例中，电阻R256、R257、R171以及R172的电阻值，电容C181、C182、C288，C116、C117以及C287的电容值也可根据实际电路需求而定。

在一实施例，例如本实施例，所述缩放单元12包括缩放控制模块121、电压跟随模块122以及多个缩放模块，所述电压跟随模块122的一端与所述衰减单元11连接，另一端与所述多个缩放模块中的一个缩放模块的一端连接，所述多个缩放模块中的一个缩放模块的另一端与所述缩放控制模块121的一端连接，所述缩放控制模块121的另一端与所述放大单元13连接，所述缩放控制模块121用于从所述多个缩放模块中选择一个缩放模块连接。具体地，所述电压跟随模块122包括电压跟随器U10，所述电压跟随器U10的同相输入端与所述衰减单元11连接，所述电压跟随器U10的输出端与所述多个缩放模块中的一个缩放模块的一端连接。所述多个缩放模块包括第一缩放模块123、第二缩放模块124、第三缩放模块125、第四缩放模块126、第五缩放模块127以及第六缩放模块128，所述缩放控制模块121包括模拟开关U28，所述模拟开关U28的第一引脚、第五引脚、第十五引脚、第十四引脚、第十三引脚以及第十二引脚分别与所述第一缩放模块123、所述第二缩放模块124、所述第三缩放模块125、所述第四缩放模块126、所述第五缩放模块127以及所述第六缩放模块128连接，所述模拟开关U28的第三引脚与所述放大单元13连接，所述模拟开关U28的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚用于控制所述缩放单元12对所述电压信号的缩放倍数。更为具体地，所述第一缩放模块123、所述第二缩放模块124、所述第三缩放模块125、所述第四缩放模块126、所述第五缩放模块127以及所述第六缩放模块128均为电阻，如图3所示，所述第一缩放模块123、所述第二缩放模块124、所述第三缩放模块125、所述第四缩放模块126、所述第五缩放模块127以及所述第六缩放模块分别为电阻R175、R176、R177、R178、R179以及R180，且电阻R175、R176、R177、R178、R179以及R180串联连接。在本实施例中，若将所述模拟开关U28的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚分别设为低电平、低电平以及高电平时，表明所述缩放单元12对所述电压信号的缩放倍数为1，则选择所述第一缩放模块123，即将所述模拟开关U28的第三引脚与第一引脚连接；若将所述模拟开关U28的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚分别设为高电平、低电平以及高电平时，表明所述缩放单元12对所述电压信号的缩放倍数为0.5，则选择所述第二缩放模块124，即将所述模拟开关U28的第三引脚与第五引脚连接；若将所述模拟开关U28的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚分别设为低电平、高电平以及低电平时，表明所述缩放单元12对所述电压信号的缩放倍数为0.25，则选择所述第三缩放模块125，即将所述模拟开关U28的第三引脚与第十五引脚连接；若将所述模拟开关U28的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚分别设为高电平、低电平以及低电平时，表明所述缩放单元12对所述电压信号的缩放倍数为0.2，则选择所述第四缩放模块126，即将所述模拟开关U28的第三引脚与第十四引脚连接；若将所述模拟开关U28的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚分别设为低电平、低电平以及低电平时，表明所述缩放单元12对所述电压信号的缩放倍数为0.1，则选择所述第五缩放模块127，即将所述模拟开关U28的第三引脚与第十三引脚连接；若将所述模拟开关U28的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚分别设为高电平、高电平以及低电平时，表明所述缩放单元12对所述电压信号的缩放倍数为0.05，则选择所述第六缩放模块128，即将所述模拟开关U28的第三引脚与第十二引脚连接。

在一实施例，例如本实施例，所述放大单元13包括运算放大器U29，所述运算放大器U29的同相输入端与所述模拟开关U28的第三引脚连接，所述运算放大器U29的输出端与所述A/D转换单元30连接。本实施例中，如图4所示，通过将电阻R185和电阻R186分别设置成1k和19k，从而实现对所述电压信号放大20倍。可理解地，根据实际需求，也可将电阻R185和电阻R186设置成其它电阻值。需要说明的是，在本实施例中，若要实现垂直灵敏度10mV/div，垂直格数为10格，量程是0.1V，表明经所述衰减单元11、所述缩放单元12以及所述放大单元13对所述电压信号总放大倍数为10，则将所述衰减单元11设置成对所述电压信号的衰减倍数为1/2，即选择所述第二衰减模块113，将所述第八引脚设为高电平，所述第三引脚与所述第四引脚连接，所述六引脚与所述第五引脚连接；将所述缩放单元12对所述电压信号的缩放倍数设置为1，即选择所述第一缩放模块123，将所述模拟开关U28的第三引脚与第一引脚连接；而所述放大单元13对电压信号的放大倍数固定为20，1/2*1*20等于总放大倍数10。可理解地，其它的垂直灵敏度以此类推，不再赘述。

在一实施例，例如本实施例，还提供了一种示波器1。请参阅图5，图5是本实用新型一实施例提供的示波器的结构示意图。所述示波器1包括所述信号输入端20、所述A/D转换单元30、所述控制处理单元40、显示单元50以及上述的垂直灵敏度调节电路10。在本实施例中，垂直灵敏度调节电路10包括上述的所述衰减单元11、所述缩放单元12以及所述放大单元13，电路结构简单，成本低廉。

本实用新型所提供的垂直灵敏度调节电路，通过衰减单元、缩放单元以及放大单元对电压信号进行调节，整个垂直灵敏度调节电路结构简单且成本较低。具体地，本实用新型先通过电磁继电器、第一衰减模块以及第二衰减模块实现对电压信号的衰减倍数，再通过电压跟随器、模拟开关、多个缩放模块实现对电压信号的缩放倍数，然后通过运算放大器对电压信号实现固定的放大倍数，最后通过衰减倍数、缩放倍数以及放大倍数实现总放大倍数以实现垂直灵敏度调节，整个垂直灵敏度调节电路具有结构简单及成本低廉的特点。本实用新型所公开的垂直灵敏度调节电路解决了现有现有垂直灵敏度调节电路结构复杂且成本较高的问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种垂直灵敏度调节电路，其特征在于，包括：

衰减单元，所述衰减单元用于接收信号输入端输入的电压信号；

缩放单元，所述缩放单元与所述衰减单元连接；以及

放大单元，所述放大单元的一端与所述缩放单元连接，另一端用于与A/D转换单元连接；

其中，通过所述衰减单元、所述缩放单元以及所述放大单元对所述电压信号进行调节，并将调节后的所述电压信号经所述A/D转换单元输入控制处理单元，以使所述控制处理单元根据调节后的所述电压信号进行垂直灵敏度调节。

2.根据权利要求1所述的垂直灵敏度调节电路，其特征在于，所述衰减单元包括衰减控制模块、第一衰减模块以及第二衰减模块，所述衰减控制模块同时与所述信号输入端、所述缩放单元、所述第一衰减模块以及所述第二衰减模块连接。

3.根据权利要求2所述的垂直灵敏度调节电路，其特征在于，所述衰减控制模块包括电磁继电器，所述电磁继电器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚以及第八引脚，所述信号输入端与所述第三引脚连接，所述第一衰减模块的一端与所述第二引脚连接，另一端与所述第七引脚连接，所述第二衰减模块的一端与所述第四引脚连接，另一端与所述第五引脚连接，所述第六引脚与所述缩放单元连接，所述第八引脚用于控制所述衰减单元对所述电压信号的衰减倍数。

4.根据权利要求3所述的垂直灵敏度调节电路，其特征在于，所述第一衰减模块及所述第二衰减模块均包括多个电阻及多个电容。

5.根据权利要求1所述的垂直灵敏度调节电路，其特征在于，所述缩放单元包括缩放控制模块、电压跟随模块以及多个缩放模块，所述电压跟随模块的一端与所述衰减单元连接，另一端与所述多个缩放模块中的一个缩放模块的一端连接，所述多个缩放模块中的一个缩放模块的另一端与所述缩放控制模块的一端连接，所述缩放控制模块的另一端与所述放大单元连接，所述缩放控制模块用于从所述多个缩放模块中选择一个缩放模块连接。

6.根据权利要求5所述的垂直灵敏度调节电路，其特征在于，所述电压跟随模块包括电压跟随器，所述电压跟随器的同相输入端与所述衰减单元连接，所述电压跟随器的输出端与所述多个缩放模块中的一个缩放模块的一端连接。

7.根据权利要求6所述的垂直灵敏度调节电路，其特征在于，所述多个缩放模块包括第一缩放模块、第二缩放模块、第三缩放模块、第四缩放模块、第五缩放模块以及第六缩放模块，所述缩放控制模块包括模拟开关，所述模拟开关的第一引脚、第五引脚、第十五引脚、第十四引脚、第十三引脚以及第十二引脚分别与所述第一缩放模块、所述第二缩放模块、所述第三缩放模块、所述第四缩放模块、所述第五缩放模块以及所述第六缩放模块连接，所述模拟开关的第三引脚与所述放大单元连接，所述模拟开关的第九引脚、第十引脚以及第十一引脚用于控制所述缩放单元对所述电压信号的缩放倍数。

8.根据权利要求7所述的垂直灵敏度调节电路，其特征在于，所述第一缩放模块、所述第二缩放模块、所述第三缩放模块、所述第四缩放模块、所述第五缩放模块以及所述第六缩放模块均为电阻。

9.根据权利要求7所述的垂直灵敏度调节电路，其特征在于，所述放大单元包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端与所述模拟开关的第三引脚连接，所述运算放大器的输出端与所述A/D转换单元连接。

10.一种示波器，其特征在于，所述示波器包括如权利要求1-9中任一项所述的垂直灵敏度调节电路。

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