[实用新型]数字示波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电信号测量领域，特别涉及可以测量模拟电信号的数字示波器。

背景技术

示波器是观察电信号时常用到的测量装置，示波器可以改变水平档位来改变时基从而观察波形的细节，也可以改变垂直档位将幅度较小的波形进行放大从而便于观察。数字示波器(DSO)是近年发展起来的一种先进测量仪器。与传统的模拟示波器相比，数字示波器具有很多优点，如数字示波器可以进行波形存储、快速傅立叶变换等等。

请参考图1，传统的数字示波器1包括设置在一个电路板10上的一个前端调理电路11、一个A/D转换器12、一个时钟13和一个控制电路18。控制电路18分别连接到前端调理电路11和A/D转换器12，时钟13连接到A/D转换器12，A/D转换器12连接前端调理电路11。

请参照图2，前端调理电路11包括依次连接的一个BNC接口111、一个衰减电路112和一个放大电路113。BNC接口111用于接收外部的待测模拟信号。衰减电路112用于在该待测模拟信号幅值较大时对其进行衰减，使得该待测模拟信号的幅值满足数字示波器1适合测量的范围，衰减电路112可以是阻容分压网络。放大电路113用于在该待测模拟信号幅值较小时对其进行放大，使得该待测模拟信号的幅值满足数字示波器1适合测量的范围，放大电路113包括增益可调整的可变增益放大器。该可变增益放大器一般包括一个输入端、一个输出端和一个控制端，该输入端用于接收输入信号，该输出端用于输出放大后的信号，该控制端可以通过D/A转换器、解码器等连接或者直接连接至控制电路18，由控制电路18控制该可变增益放大器的放大倍数，即增益。

请再参照图1，在时钟13提供的时钟信号的基础上，A/D转换器12对前端调理电路11输出的待测模拟信号进行采样，获得数字信号形式的多个采样数据。该控制电路18除了承担对前端调理电路11的衰减、放大的控制外，还承担对该采样数据进行存储、转化成显示数据，控制显示等工作。控制电路18可以包括一个FPGA14和一个MCU15。控制电路18可以是由FPGA、CPLD或其他类型的可编程器件构成，也可以是由MCU、CPU、DSP或其他类型微处理器构成，还可以是可编程器件和微处理器的组合。

请参考图3，该电路板10为一个多层印刷电路板，其包括一个元件层101、一个地层17和位于该元件层101与地层17之间的绝缘层103。该元件层101根据实际需要可以设置有多个用于安装元器件的焊盘和多条连接该元器件的导线。该地层17为一个连接参考电压的金属导体层。该地层17包括一个数字地171、一个模拟地172、一个连接该数字地171和模拟地172的公共地173以及位于数字地171和模拟地172之间的空地174。

请再参考图1，由于前端调理电路11为模拟电路，因此设置于该电路板10对应模拟地172的位置。由于时钟13、控制电路18为数字电路，因此设置于电路板10对应数字地171的位置，使得数字地171为数字电路提供参考电压，模拟地172为模拟电路提供参考电压。由于该A/D转换器12同时连接有模拟信号和数字信号，因此将A/D转换器12设置在该公共地173上。由于该数字地171的位置上所安装的控制电路18和时钟13都是数字器件，具有很高的工作频率，这使得该数字地171通常具有较多的高频噪音。为了减小数字地171中高频噪音对模拟地172的影响，该公共地173通常制作得与A/D转换器12宽度相同，或略大些，使得该空地174充分长，以隔开数字地171和模拟地172，防止数字地171中的高频噪音直接流入模拟地172。

由于控制电路18需要输出多个控制信号对该前端调理电路11进行控制，因此多条信号线16需要从数字地171的位置经过公共地173的位置到达模拟地172的位置。例如，控制电路18需要通过信号线16控制该可变增益放大器的放大倍数。之所以该信号线16从该公共地173位置经过而没有从数字地171和模拟地172之间的空地174经过，是因此对应该信号线16上的从数字地171到达模拟地172的一个电信号，会有一个与其对应的电流回流从模拟地172回流到数字地171。这样的设计可以尽可能的减小信号线16所对应的电流回流路径，使电流形成的环路面积最小，从而产生最小的辐射。

然而，该数字示波器1却存在着如下问题：