[实用新型]示波器前端处理电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及示波器技术领域，更具体地涉及一种示波器前端处理电路。

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。其中模拟前端和模数转换器这两部分决定了数字示波器的绝大部分性能指标，即数字示波器的核心性能。而数字示波器的测试信号带宽一般情况下都是由模拟前端的带宽决定的，也就是模拟前端直接影响了数字示波器的本底噪声和量程。通常模拟前端可采用专用芯片或通用芯片进行搭建，由于采用专用芯片需投入较高的成本，故在考虑较低成本的情况下，一般采用通用芯片搭建。

当采用通用芯片搭建时，数字示波器的模拟前端电路一般由依次连接的无源衰减、阻抗变换、可选放大、可变增益放大这几部分组成，且其中的阻抗变换电路（如图7所示）通常采用JFET运算放大器和JFET三极管组成。如图7所示，阻抗变换电路采用JFET运算放大器和JFET三极管组成会导致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。这种处理方法导致在某些频率点的信号分别经过高、低频通道输出后的相位不一致，以致合成后的波形失真，频率响应不平坦，即经过模拟前端电路后得到的信号存在较大失真。

因此，急需一种示波器前端处理电路来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种示波器前端处理电路，以实现对示波器的输入信号进行处理从而得到频率响应平坦、失真度较小的适合模数转换器输入特性的信号。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种示波器前端处理电路，包括依次顺序连接的耦合电路、衰减电路、阻抗变换电路、可变增益放大电路和输出缓冲电路，所述阻抗变换电路包括运算放大器U1和电阻R14、R15、R16，所述运算放大器U1为FET输入型运算放大器，所述运算放大器U1的同相输入端与所述电阻R15的一端连接、所述电阻R15的另一端与所述电阻R14的一端及所述衰减电路的输出端连接，所述电阻R14的另一端接地，所述运算放大器U1的脚1、2之间连接所述电阻R16，所述运算放大器U1的脚6为所述阻抗变换电路的输出端。

与现有技术相比，由于本实用新型示波器前端处理电路中阻抗变换电路是以FET输入型运算放大器为核心的电路，故相对于以低频高输入阻抗运算放大器和JFET晶体管为核心的阻抗变换电路，前者具有更平坦的频率响应，对信号处理的失真度影响更小，即经阻抗变换电路处理后得到的信号具有更平坦的频率响应。

较佳地，所述示波器前端处理电路还包括与所述阻抗变换电路的输出端及所述可变增益放大电路的输入端连接的直流偏移电路，所述直流偏移电路对所述阻抗变换电路的输出信号进行直流偏移处理并将处理得到的信号输出至所述可变增益放大电路。当输入信号有较大的直流成分时，可能导致输入信号的信号值范围不在后级电路（如模数转换器）的动态范围内，从而导致输入信号可能因饱和而失真，影响信号处理精度，从而设置直流偏移电路可以消除直流偏移量进而得到适失真度较小的信号。

较佳地，所述直流偏移电路包括运算放大器U2、电阻R19和电阻R20，所述运算放大器U2的同向输入端接收所述阻抗变换电路的输出信号，所述运算放大器U2的输出端与反向输入端之间连接电阻R19，所述运算放大器U2的脚4通过电阻R20外接控制电压量，所述控制电压量为所述直流偏移电路的偏移量设定值。

较佳地，所述可变增益放大电路为程控可变增益放大电路。

较佳地，所述程控可变增益放大电路包括可变增益放大器U3、电容C16以及电阻R28、R30、R31，所述可变增益放大器U3的脚16接收所述直流偏移电路的输出信号，所述可变增益放大器U3的脚12、13、14外接控制信号以调整所述可变增益放大器U3的放大倍数，所述可变增益放大器U3的脚8、9之间连接相互串联的所述电阻R30、R28，所述电阻R30和电阻R28相互连接的一端形成所述可变增益放大电路的直流偏移设置端，所述电容C16和电阻R31并联后的一端与所述直流偏移设置端及一恒定电压连接、另一端接地。

较佳地，所述耦合电路包括继电器K2、三极管Q2以及电容C2，所述耦合电路的输入信号与所述继电器K2的脚4及所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述继电器K2的脚1连接形成所述耦合电路的输出端，所述继电器K2的脚2与+5V电源连接，所述继电器K2的脚3与所述三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的基极外接控制信号。

较佳地，所述衰减电路包括驱动单元和衰减单元，所述驱动单元外接控制信号并驱动所述衰减单元对所述耦合电路的输出信号进行衰减。