[发明专利]具有频率响应补偿电路的示波器

说明书

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，特别涉及一种具有频率响应补偿电路的示波器。

背景技术

通常示波器输入接口采用的是BNC（Bayonet Nut Connector）或兼容BNC的形式，示波器的输入端有通常两种输入电阻模式，低阻输入（一般为50Ω或75Ω）和高阻输入（一般为1MΩ）。示波器的输入电阻是示波器的一个重要指标，示波器连接到被测电路后，示波器的输入电阻就变成了被测电路的一部分。从电压测量的角度来说，为了对被测电路影响小，示波器可以采用1MΩ的高输入电阻，但是，高阻抗电路的带宽很容易受到寄生电容的影响，带宽不高，所以1MΩ的输入电阻广泛用于低于500MHZ的波形信号测量。对于更高频率的测量，要对被测信号进行阻抗匹配，通常采用低阻匹配。下面，以50Ω低阻输入为例进行说明。50Ω输入电阻用来和输出阻抗为50Ω的被测电路进行阻抗匹配，如果二者不匹配，则会发生信号反射，不利于高带宽的实现。50Ω输入电阻时，示波器的带宽能够做的很高。

参照图1，是现有技术示波器10的结构示意图。示波器10包括依次串联的BNC输入接口101、输入衰减模块102、输入电阻模块103、模拟前端放大电路模块104、A/D转换电路105和控制处理模块106，以及串联在控制处理模块106和模拟前端放大电路模块104之间的D/A转换模块107，输入电阻模块103包括一个输入电阻1011，终端电阻1011一端接地、另一端通过一连接节点1012与模拟前端放大电路模块104的输入端相连。输入电阻1011是源电阻的终端匹配电阻，源电阻也就是被测电路的输出电阻。

被测信号a由BNC输入接口接入，并输入至输入衰减模块102进行增益调节；经增益调节后的被测信号由输入衰减模块102输入至模拟前端放大电路模块104，由模拟前端放大电路模块104进行放大、衰减、带宽限制、驱动等预处理；之后，经预处理的被测信号输入给A/D转换电路105，进行模数转换处理，也即对被测信号进行采样，得到数字信号；最后，将数字信号输入至控制处理模块106进行数字处理，控制处理模块106的数据输出端输出用于波形显示的采样数据b。此外，控制处理模块106的控制输出端还产生一控制信号c，用以控制D/A转换模块107产生偏置信号，模拟前端放大电路模块104依据该偏置信号进行偏置处理。

输入电阻1011可以只是单个的50Ω电阻，也可以是多个电阻并联构成50Ω；输入衰减模块102可以是连接在其输入端和输出端之间的衰减电路1013，衰减电路1013可以是直通衰减切换模块，也可以是衰减网络。示波器10可以不包括输入衰减模块102。图2为输入衰减模块102的结构示意图。

如图2（a）所示，为一种输入衰减模块的结构示意图，衰减电路1013由直通衰减切换模块构成。当小垂直灵敏度时，继电器RL1切换至上方直通电路1014；大垂直灵敏度时，继电器RL1切换至下方的50Ω衰减模块1015，对被测信号进行衰减后输出给50Ω输入电阻，其中，衰减电路1013的输入电阻也是50Ω，用于和源电阻匹配。

如图2（b）所示，为另一种输入衰减模块的示意图，衰减电路1013由衰减网络构成。衰减网络可能为一个半导体芯片，也可能是可控的电阻网络。其输入电阻也为50Ω，用于和源电阻匹配，输出也需要接50Ω的终端电阻进行阻抗匹配。衰减网络可设置衰减倍数为1，也可以是小于1，衰减的倍数可控。

现有技术中前端的频率响应主要由输入衰减模块102、输入电阻模块103和模拟前端放大电路模块104的频率响应决定。如果输入衰减模块102、输入电阻模块103或者模拟前端放大电路模块104的频响曲线不平坦，即在不同频率处响应大小不一致，超出了指标要求，或希望频响曲线更加平坦，这时就需要进行频响补偿。

为了解决上述问题，现有技术的做法是在模拟前端放大电路模块104和A/D转换电路105之间增加补偿网络，对频响曲线进行补偿，以达到需要的平坦度，参照图3，为现有技术一种具有频响补偿电路的示波器30的结构示意图。图中模拟前端放大电路模块104之前的部分与图1相同，所以未示出。示波器30的模拟前端放大电路模块104和A/D转换电路105之间依次串联连接有RC补偿网络301和LC补偿网络302，这两个补偿网络可以单独在，也可以共同存在。RC补偿网络301的第一输入端和第一输出端之间连接有R1、C1并联的RC电路，其第二输入端和第二输出端之间连接有R2、C2并联的RC电路。LC补偿网络302的第一输入端和第一输出端之间连接有L1，第二输入端和第二输出端之间连接有L2，第一输出端和第二输出端连接有C3。