[发明专利]微带传输线高速取样器

说明书

技术领域

本发明属于显示电变量或波形的装置领域，具体涉及一种用于测量高速脉冲信号波形的微带传输线高速取样器，它可用于高速数字示波器和瞬态数字采样系统。

背景技术

目前，显示高速脉冲波形的方法一般采用取样示波器和高速取样器等。取样示波器方法是波形的踪迹以纳秒或皮秒的速度，扫过显示屏，然后很快消失；当人眼观看波形踪迹时，通常需要重复扫描使波形踪迹以稳定的可见亮度显现，因此要求重复的输入信号。高速取样器可以实时记录脉冲瞬态过程，以便其后以慢得多的速度，即在“等效时间”内，读取和观察波形而不需重复输入信号。

市场上已有的高速取样器主要有两种结构形式，一种以阴极射线管(CRT)技术为基础，另一种以连续运行的模拟数字转换器(ADC)为基础。CRT高速取样器，采用双电子束通道，一个电子束实时运行，并将波形踪迹写入显示屏，该显示屏内有一个电荷存储二极管阵列，二极管阵列捕获“写入”电子束沉积下的电荷，其后“读取”电子束并以较慢的等效时间速度将电荷读出。CRT高速取样器价格昂贵，体积过大，而且限制了模拟带宽。ADC高速取样器，采用连续运行的模数转换器对信号进行取样，并以极快的速度将样品信号转换为二进制数，实时存入数字存储器，但是它必须要进行复杂的实时运算，即将信号转换为二进制数据，并在下一次采样之前将结果存入一个大型的数据存储器中，限制了采样速度。

发明内容

为了克服已有技术中高速取样器价格昂贵、体积过大、采样速度较慢、不适宜于多路工程化测试的不足，本发明提供了一种微带传输线高速取样器。

本发明的微带传输线高速取样器包括：一条用于传送被测脉冲的信号传输线，两条用于传送正负选通脉冲的选通传输线，沿着信号传输线抽头设置的取样电路和电源电路。取样电路包括，用于被测脉冲波形取样的取样门，用于样品信号快速存储的第一级样品保持电容器，用于样品信号保持和缓冲减速的样品信号保持电路，用于将样品信号按取样顺序读出的多路扫描电路，用于放大样品波形的输出放大电路。其连接关系是，被测脉冲波形通过信号传输线的抽头与取样门连接，取样门与第一级样品保持电容器连接，然后再与样品信号保持电路、多路扫描电路和输出放大电路依次连接，最后由输出放大电路输出样品波形；正负选通脉冲分别通过正负选通传输线连接到取样门，电源电路分别与取样门、样品信号保持电路、多路扫描电路和输出放大电路连接。

所述的信号传输线为U型带抽头补偿凹坑微带传输线，采用曲线形式连接多个取样门。

所述的选通传输线为传输线宽度随选通加载端递减的微带传输线，并呈直线分布在多个取样门之间。

所述的取样门由四个一致性好的高速肖特基开关二极管构成，多个取样门构成取样门阵列。

所述的第一级样品保持电容器采用直接制作在印制板基材上的、具有良好的一致性和容值为pF量级的三角形电容器。

所述的样品信号保持电路为射频场效应管和高频场效应管构成的二级样品信号保持电路。

所述的用于将样品信号按取样顺序读出的多路扫描电路由同步二进制计数器和多路模拟开关构成。

本发明的微带传输线高速取样器，采用U型并带抽头补偿凹坑的信号传输线和步进特性阻抗的选通传输线，采用基于四肖特基二极管的平衡取样门，直接制作在印制板基材上的三角形第一级样品保持电容器，射频场效应管和高频场效应管构成的样品信号保持电路，同步计数器和多路模拟开关构成的多路扫描电路。

本发明的微带传输线高速取样器取样效果好，取样速度快，体积小，造价低，能够测量单次和重复的高速脉冲波形，适用于多路大规模工程化测试。

附图说明

图1为本发明的微带传输线高速取样器结构框图

图2为本发明的微带传输线高速取样器的局部实物结构图

图3为本发明的微带传输线高速取样器的信号传输线结构示意图

图4为本发明的微带传输线高速取样器的选通传输线结构示意图

图5为本发明的微带传输线高速取样器的取样门电路原理图

图6为本发明的微带传输线高速取样器的样品信号保持电路原理图

图7为本发明的微带传输线高速取样器的多路扫描电路原理图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。