[实用新型]信号调理装置及具有其的脉冲源校准装置

说明书

本实用新型公开了一种信号调理装置及具有其的脉冲源校准装置，该信号调理装置包括滤波模块、放大模块和缓冲模块，滤波模块包括用于滤除高频杂波的有源滤波器；放大模块连接于滤波模块之后，放大模块包括用于对波形进行放大和幅值调整的第二运算放大器；缓冲模块包括用于实现阻抗匹配的三级缓冲放大器。本实用新型针对脉冲源校准装置中遇到的问题，通过建立一种信号调理装置，该信号调理装置具有滤波、放大、缓冲的功能，解决了脉冲源校准装置中各分系统存在的阻抗不匹配、杂波分量淹没脉冲波形、电压幅值过小无法实现准确测量的问题。

技术领域

本实用新型涉及信号调理领域，特别地，涉及一种信号调理装置及具有其的脉冲源校准装置。

背景技术

脉冲源校准装置用于对脉冲源输出的脉冲大电流或脉冲高电压进行校准，其组成包括脉冲分压器、脉冲分流器和测试系统。脉冲源校准装置使用脉冲分压器和脉冲分流器，分别将脉冲源输出的脉冲高电压和脉冲大电流转化为低脉冲电压信号，通过测试系统，对脉冲电压信号的数字采样，通过软件计算，得到脉冲高电压和脉冲大电流的各项参数值。

但在现有脉冲源校准装置中，存在以下问题：

(1)脉冲分压器、脉冲分流器与测试系统之间存在阻抗不匹配的问题。特别是对于脉冲分压器，如果脉冲分压器阻值过低，则脉冲分压器相当于脉冲源的一个负载，脉冲源的负载效应使测量过程中引入较大的不确定度。如果脉冲分压器下臂阻值过高，则脉冲分压器下臂与测量设备的输入阻抗量级相近，则测量设备的输入阻抗会在测量过程中引入较大不确定度。

(2)对于转化后的低脉冲电压波形，由于脉冲分流器内部分布电感的影响，低脉冲电压波形的杂波过多，甚至淹没脉冲波形信号。

(3)脉冲分流器将高电压脉冲信号转化后，低脉冲电压波形只有几个到几十个毫伏量级，测试系统进行采样时的采样精度低。

而现有技术中常见的信号调理器是一种简单的运放跟随器，具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点，可以实现阻抗转换功能，但却存在开环增益有限、相位误差大和输入输出波形幅值不一致的缺点，无法解决脉冲源、脉冲分压器和测试系统间的阻抗不匹配、杂波太大、幅值过小的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种信号调理装置及具有其的脉冲源校准装置，以解决现有信号调理器无法解决脉冲源、脉冲分压器和测试系统间的阻抗不匹配、杂波太大、幅值过小的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一方面，本实用新型提供了一种信号调理装置，包括滤波模块、放大模块和缓冲模块，滤波模块包括用于滤除高频杂波的有源滤波器；放大模块连接于滤波模块之后，放大模块包括用于对波形进行放大和幅值调整的第二运算放大器；缓冲模块包括用于实现阻抗匹配的三级缓冲放大器。

进一步地，有源滤波器为巴特沃斯低通滤波器。

优选地，巴特沃斯低通滤波器包括第一电阻，第一电阻的一端为输入端，另一端与第一电容的一端相连，第一电容的另一端接地；第一电阻和第一电容之间的公共端与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端与第二电容的一端相连，第二电容的另一端与第一运算放大器的反相输入端和输出端相连；第二电阻和第二电容之间的公共端与第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端与第一运算放大器的同相输入端相连，第一运算放大器的同相输入端还与第三电容的一端相连，第三电容的另一端接地。

进一步地，放大模块还包括依序串联于滤波模块之后的第一开关和第一电阻模块，第一电阻模块连接于第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器的同相输入端通过串联的第二开关和第二电阻模块接地，第二运算放大器的反相输入端与第二运算放大器的输出端之间还连接有串联的第三开关和第三电阻模块。

进一步地，三级缓冲放大器包括依序连接的第三运算放大器、第四运算放大器和第五运算放大器。