[发明专利]一种数字示波器单端有源探头电路

权利要求书

1.一种数字示波器单端有源探头电路，其特征在于，包括：

一高通模块，为高频信号通路，用于隔离输入信号的直流及低频部分，输入信号的高频部分由此通过；

一低通模块，为低频信号通路，输入信号的直流及低频部分由此通过；包括有一局部反馈网络，用于调节输入信号允许通过的上限频率，另外，低通模块也接收来自直流反馈网络的反馈信号，用于稳定单端有源探头电路的静态工作点；

一阻抗变换模块，包括有宽带场效应管和电压跟随电路；

其中宽带场效应管具有极高的输入阻抗，而输出阻抗极小，实现输入信号的阻抗变换；

为增强驱动，在宽带场效应管输出端接有电压跟随电路，电压跟随电路用宽带晶体管设计为射级跟随器，或者用宽带运算放大器设计为电压跟随器；

一直流反馈网络，将电压跟随电路输出的直流电压信号反馈送至低通模块，实现稳定的直流工作点；

一输出电路，用于对输入信号频率进行补偿和增益进行调节，对输出阻抗进行调节，从而与后级示波器50Ω输入阻抗相配合；

输入信号首先经过高通模块、低通模块输入到阻抗变换模块进行阻抗变换和增强驱动，然后在输出电路中进行频率补充、增益调节和输出阻抗调节，最后输出给后级示波器。

2.根据权利要求1所述的有源探头电路，其特征在于，所述的输入信号输入端还接有一小电阻R1和小电容C1组成的并联电路，小电阻R1阻值在几个~几十个欧姆、小电容C1容量在几pF，输入信号经过该并联电路后，分别送入高通模块、低通模块。

3.根据权利要求1所述的有源探头电路，其特征在于，所述的阻抗变换模块中宽带场效应管Q1为宽带双栅极场效应管，输入分别是栅极g1和g2，其中栅极g1用于输入信号的输入，栅极g2用于直流偏置电压输入，具有很高的输入电阻（GΩ级）和很小的输入电容（几pF）；

宽带场效应管Q1的外围电路包括源级连接到-5V电源的电阻R9以及电阻R16、R15；

+5V电源经过电阻R16、R15接到地，电阻R16、R15连接点接宽带场效应管Q1的栅极g2，可以使宽带场效应管Q1获得最佳的直流工作点；

电容C2与电阻R15并联，对提供给宽带场效应管Q1的栅极g2的电压进行滤波，宽带场效应管Q1的漏极接+5V电源；

宽带晶体管Q2的集电极、发射极分别通过电阻R10、电阻R12连接到+5V电源、-5V电压，形成电压跟随电路；宽带场效应管Q1的源级经电阻R11与宽带晶体管Q2基极连接，输入信号经电阻R13输出，其中，串联在宽带场效应管Q1的源级和宽带晶体管Q2基极的小电阻R11的值大于1Ω小于100Ω，用于调整高频响应，使得频率响应具有较好的平坦性；电阻R13约为1~2Ω电阻，用于缓冲，避免宽带晶体管产生高频震荡。

4.根据权利要求3所述的有源探头电路，其特征在于，所述的高通模块包括电阻R2和隔直电容C3，输入信号的高频部分通过电阻R2和隔直电容C3送至阻抗变换模块中的宽带场效应管Q1的栅极g1；

所述的低通模块包括电阻R3和R4、低噪声低漂移的JFET型运算放大器U1、电阻R7、R8和电容C4组成一个局部反馈网络以及输出电阻R6；

电阻R3和R4串联之和为1MΩ，输入信号经过电阻R3、电阻R4接地，电阻R3和R4串联连接点接到运算放大器U1的正端；

运算放大器U1输出端一方面通过电阻R6接到宽带场效应管Q1栅极g1，另一方面通过电阻R7、R8接地，电阻R7、R8的连接点通过电容C4连接到运算放大器U1的负端，构成局部反馈网络，用于调节输入信号允许通过的上限频率，并满足：

R7R8=R3R4]]>（式1-1）