[发明专利]一种具有模拟前端电路的示波器

说明书

技术领域

本发明涉及以波形方式显示电变量的测量装置领域，特别涉及到数字示波 器领域。

背景技术

常用的数字示波器中，一般包括模拟前端电路、ADC采样电路、触发电路、 数字处理电路和显示电路。其中模拟前端电路完成输入高阻、对输入被测信号 的缓冲、衰减和ADC驱动等等一系列的功能。而如何在实现输入高阻的同时， 也能实现对输入信号的多比例衰减，一直是困扰技术人员的问题。

在现有技术中，参照图1，数字示波器1包括依次串联的信号输入模块10， 输入电阻11，输入衰减模块12，可编程放大器13，带宽限制模块14，ADC驱 动模块15，A/D转换模块16和控制处理模块17，以及串联在控制处理模块17 和输入衰减模块12之间的D/A转换模块18。

信号输入模块10包括信号输入端101和AC/DC转换单元102，输入衰减模 块12包括结型场效应管121、加法电路122和电阻123。

信号由信号输入端101输入，经过AC/DC转换单元102连接到结型场效应管 121的栅极，AC/DC转换单元102由一个电容并联一个开关构成，实现AC/DC的切 换，结型场效应管121的栅极连接1MΩ电阻11到地，结型场效应管121的漏极连 接电源VCC，源极通过一个电阻123接地，源极同时连接到加法电路122的一个 输入端，加法电路122的另一输入端连接D/A转换模块18，用于控制内部直流偏 置，加法电路122的输出连接到可编程放大器13，可编程放大器13输出连接到 带宽限制模块14，带宽限制模块14输出连接到ADC驱动模块15，ADC驱动模块15 输出信号送入A/D转换模块16进行模数转换，经过模数转换后的信号被送入控 制处理模块17，控制处理模块17输出增益控制信号给可编程放大器13，控制数 字可编程放大器13的放大倍数。控制处理模块17还输出带宽限制信号控制带宽 限制模块14的带宽。

信号输入模块10主要用于接收输入信号，对输入信号进行AC/DC转换，以 及实现衰减和阻抗匹配等功能。输入衰减模块12主要用于对信号进行衰减，实 现高频和低频相匹配等。可编程放大器13主要用于完成信号的放大，带宽限制 模块14主要用于完成带宽控制，ADC驱动模块15用于完成信号在数模转换之前 的驱动操作，A/D转换模块16用于完成信号的数模转换功能，控制处理模块17 用于完成触发、存储和显示等等一系列的功能，并且随着示波器技术的不断发 展，控制处理模块还会用于完成许多新的功能。

可见，在现有技术中，为了实现输入高阻和对输入信号的衰减，是通过接 地的1MΩ电阻11将输入信号接入输入衰减模块12，然后，再通过结型场效应管 121和加法电路122实现对信号的衰减，以上方法主要存在以下两个问题：

1、由于输入信号的动态范围完全由结型场效应管的栅极决定，并且由于 通过1MΩ电阻11接地实现输入高阻，只有一条通路与场效应管连接，不能实现 多比例衰减，以上所述均导致信号输入动态范围很小；

2、由于结型场效应管的频率响应平坦度差，并且没有其他用于调节频率 响应的电路结构，故导致信号的频率响应平坦度较差。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的第一个问题，提供了一种具有模拟前端 电路的示波器。

所述的一种具有模拟前端电路的示波器，包括依次串联的一个信号输入模 块，一个输入衰减模块，一个控制处理模块，所述的输入衰减模块包括依次串 联的一个阻容网络、一个开关单元和一个运放单元，所述的阻容网络包括多个 阻容电路，每个阻容电路的输入端均与所述的信号输入模块的输出端连接，所 述的开关单元用于选择所述的阻容网络的任意一个输出端与所述的运放单元 连接，并且使所述的阻容网络的其他输出端接地。

在本发明所述的示波器中，所述的多个阻容电路中，至少有一个阻容电路 可以包括一个电阻和一个电容并联组成的电路。

在本发明所述的示波器中，所述的多个阻容电路中，至少有一个阻容电路 可以包括两个输出端，且包括第一电路、第二电路和第三电路，所述的第一电 路和所述的第二电路串联在所述的阻容电路的输入端和一输出端之间，所述的 第一电路和所述的第三电路串联在所述的阻容电路的输入端和另一输出端之 间，所述的第一电路、第二电路和第三电路均是由一个电阻和一个电容并联组 成的电路。