[发明专利]一种用于示波器的探头的探头接口电路和探头适配电路

说明书

一种用于示波器的探头的探头接口电路和探头适配电路，其中探头包括探头接口电路和探头前端电路，探头接口电路包括控制电路、检测电路和同轴传输电路；探头接口电路用于从示波器的通信接口接收由示波器产生的控制信号，以及根据该控制信号进行直流偏置的配置以产生偏置配置信号，并通过其输出端输出偏置配置信号至探头前端电路，以使得探头前端电路在偏置配置信号的作用下对待检测信号进行直流偏置的叠加，并通过衰减调节和阻抗调节产生具有与示波器的BNC接口相匹配的输出阻抗的同轴信号。由于探头接口电路可以根据控制信号产生偏置配置信号，利于实现待检测信号的直流偏置的自由叠加，并克服现有示波器探头的功能不足之处。

技术领域

本发明涉及示波器技术领域，具体涉及一种用于示波器的探头的探头接口电路和探头适配电路。

背景技术

示波器探头是把被测信号连接到示波器输入上的设备，其性能对测量结果的准确性以及正确性至关重要，它实质上是连接被测电路与示波器输入端的电子部件。最简单的探头是连接被测电路与电子示波器输入端的一根导线，由于没有采取屏蔽措施很容易受到外界电磁场的干扰，而且本身等效电容较大，容易造成被测电路的负载增加；然而，复杂的探头由阻容元件和有源器件组成。通常可以将示波器探头分为有源探头和无源探头。

其中，无源探头由线缆和无源器件构成，探头不需要电源供电。无源探头通常能提供1MΩ或者10MΩ的高输入阻抗，但是输入电容无法做到很小，所以无源探头的带宽无法做到很高，带宽一般在500MHz以内。有源探头内包含有源器件，比如放大器、晶体管，同时需要外部提供电源。有源探头在实现高输入阻抗的同时也能做到很小的输入电容，负载效应要明显优于无源探头，有源探头的带宽一般能做到大于1Ghz。

此外，有源探头分为单端有源探头和差分有源探头。单端有源探头以地为参考，实现对被测电路单点测试，可以满足大部分应用场合；差分探头主要用于观测差分信号，差分信号时相互参考，而不是以地为参考。当前，有源探头多应用在中高端的示波器中，并一直被国外品牌如泰克、安捷伦等垄断，存在探头结构复杂，价格昂贵且维修成本高的应用情况。

在专利文献（CN106018909B）中公开了一种数字示波器探头自动适配的电路，其设计有九个管脚，利用第一管脚、第二管脚、第八管脚和第九管脚分别连接稳压器电路，第三管脚连接基准电压源电路，第五管脚连接无源探头适配电路，第七管脚连接有源探头适配电路，无源探头适配电路、有源探头适配电路、基准电压源电路、第四管脚、第六管脚均与FPGA相互连接。然而，利用该电路进行探头适配连接时还存在一些问题：（1）偏置信号通过示波器上的连接器直接连接到有源探头，使得偏置信号传输过程裸露在环境中，容易受到环境电磁的干扰；（2）有源探头识别和无源探头识别都是通过高电平和低电平来识别，这种方式限制了可识别的探头类型，不利于扩展识别的需要；（3）使用具有9个管脚的连接器，增大了连接器接触不良的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是如何解决现有示波器探头在应用中存在的问题，提供一种抗干扰能力强、直流偏置可调和结构简单的示波器探头。为解决上述技术问题，本申请提供一种用于示波器的探头的探头接口电路和探头适配电路。