[实用新型]一种示波器前端处理模块电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于示波器前端信号调理的示波器前端处理模块电路，能较好的对输入示波器的信号进行调理，以适应ADC的输入特性。

背景技术

当代数字示波器的基本组成主要包括，模拟前端、模数转换器、数据采集/存储/信号处理、显示与人机接口。其中前两个部分决定了示波器绝大部分性能指标，也是示波器的核心所在。示波器的测试信号带宽很多情况下都是由模拟前端的带宽决定的，也就是直接影响了示波器的本底噪声和量程。

模拟前端可采用的形式有专用芯片和通用芯片搭建，采用专用芯片需投入较高的成本，在较低成本的考虑下，采用通用芯片搭建。某一已有示波器前端处理电路结构图1所示，由无源衰减、阻抗变换、可选放大、可变增益放大等部分组成。其中阻抗变换电路如图2所示，采用JFET运算放大器和JFET组成。

上述技术中，阻抗变换电路采用JFET运放和JFET管组成，高频和低频通路不一致，输入信号的高频成分由图中的Q1来提供缓冲。此种处理形式容易导致高低频衔接部分频率幅度相位响应不平坦，导致对输入信号产生较大的失真。

上述技术中，没有做硬件上的直流偏移电路，则当输入信号有较大的直流成分时，同等采样精度下无法教精确处理波形细节。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种，以解决在采用非专用芯片形式设计示波器前端处理电路时，达到较低的噪声及较好的频率平坦度。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为，一种示波器前端处理模块电路，包括X1/X2衰减电路、阻抗变换电路及程控可变增益放大电路，还包括AC/DC耦合切换电路、直流电平偏移电路、程控可变及输出缓冲电路，有输入信号经过的AC/DC耦合切换电路和X1/X2衰减电路、将输入信号进行阻抗缓冲的阻抗变换电路、直流电平偏移电路、再将输入信号可控放大的程控可变增益放大电路及输出缓冲电路依次串联形成回路；并将输入信号输出至ADC。

本实用新型实现了示波器中前端电路对输入信号的调理，而且考虑到信号调理后的噪声系数和直流偏移稳定性，采用经过优化的信号处理电路。输入信号先经过交AC/DC耦合切换电路及X1/X20衰减电路，然后再经阻抗变换电路进行缓冲后，送至直流电平偏移电路处理，再送进程控可变增益放大电路进行可控放大后，经一级输出缓冲电路输出至ADC。

其中，本实用新型中直流电平偏移处理放置在阻抗缓冲后，与在可变增益放大后进行直流电平偏移处理相比，可进行的直流偏移范围更大。

本实用新型中阻抗变换电路采用单一宽频带FET输入运放进行处理，比起使用低频高输入阻抗运放加FET驱动相比，具有更平坦的频率响应，对信号处理的失真度影响更小。

本实用新型中可变增益放大电路采用型号为AD8370的数字控制可变增益放大器进行搭建，比起使用DAC（即数/模转装换器，一种将数字信号转换成模拟信号的装置。 DAC的位数越高，信号失真就越小。声音也更清晰稳定）。电压控制压控可变增益放大器相比，放大器增益稳定度更高，不会受外部干扰而导致可变增益部分增益不稳，因而可以实现更好的噪声抑制性。

作为本实用新型的进一步改进，阻抗变换电路包括有输入端及输出端，输入端与输出端之间串联有电阻及型号为ADA4817-1的超高速电压反馈型放大器，且有三极管与电阻并联。

作为本实用新型的进一步改进，直流电平偏移电路包括有输入端及输出端，输入端与输出端之间串联有电阻及型号为AD8009的电流反馈放大器。

作为本实用新型的进一步改进，程控可变增益放大电路包括有输入端及输出端，输入端与输出端之间串联有电阻及型号为AD8370的数字控制可变增益放大器。

作为本实用新型的进一步改进，输出缓冲电路包括有输入端及输出端，输入端与输出端之间串联型号为AD8009的电流反馈放大器。

本实用新型的有益效果在于，为了实现示波器中前端电路对输入信号的调理，而且考虑到信号调理后的噪声系数和直流偏移稳定性，采用经过优化的信号处理电路。输入信号先经过交AC/DC耦合切换电路及X1/X20衰减电路，然后再经阻抗变换电路进行缓冲后，送至直流电平偏移电路处理，再送进程控可变增益放大电路进行可控放大后，经一级输出缓冲电路输出至ADC；使得在采用非专用芯片形式设计示波器前端处理电路时，达到较低的噪声及较好的频率平坦度。

附图说明

图1为现有技术示波器前端处理电路结构示意图。

图2为现有技术示波器前端处理电路的阻抗变换电路原理图。

图3为本实用新型的结构框图。

图4为本实用新型的AC/DC耦合原理图。