專利名稱：一種可變帶寬模塊及使用該可變帶寬模塊的示波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可變帶寬模塊及使用該可變帶寬模塊的示波器，屬于電磁測
量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
帶寬是示波器的一個重要技術(shù)參數(shù)，帶寬直接決定該示波器測量信號的頻率范 圍。盡管，許多用戶都希望示波器的帶寬越寬越好，盡可能的顯示所有頻段上的信號，在進(jìn) 行某些特定測量的時候，用戶還是希望利用較窄的帶寬來測量某個頻率范圍內(nèi)的信號，并 清晰顯示。例如，當(dāng)5MHz的被測信號受到了空間中60MHz信號的耦合影響時，用戶可能無 法觀察清晰的被測信號。但是如果用一臺帶寬僅為20MHz的示波器，60MHz的噪聲就會被濾 除在外，此時用戶就可以十分清晰的觀測被測信號了。正是基于上述原因，許多數(shù)字示波器 往往會提供帶寬限制的功能，可以將示波器的帶寬限制成一個或幾個較低的帶寬值，從而 方便用戶測量不同頻率的信號。 參照圖4，常見的可調(diào)帶寬的示波器包括控制處理模塊以及分別連接在控制處理 模塊上的可變帶寬模塊32、存儲模塊、輸入模塊和顯示模塊。示波器還包括連接在信號輸入 端和可變帶寬模塊32之間的輸入放大模塊31，連接在可變帶寬模塊另一端的ADC驅(qū)動模 塊，以及與ADC驅(qū)動模塊連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊。 信號輸入端與輸入放大模塊31的輸入端連接，輸入放大模塊31的差分輸出端，通 過可變帶寬模塊32，與ADC驅(qū)動模塊的差分輸入端連接。ADC驅(qū)動模塊的差分輸出端與A/ D轉(zhuǎn)換模塊的差分輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與控制處理模塊連接。 上述示波器的工作過程如下被測信號通過信號輸入端發(fā)送到輸入放大模塊31， 輸入放大模塊31將信號放大后送到可變帶寬模塊32。在可變帶寬模塊32內(nèi)部，差分信號 P、 N分別進(jìn)入兩支路上的電阻321、322。電容323、324將變?nèi)荻O管325和電阻326、327 等時鐘連接在差分信號上。從可變帶寬模塊32輸出的差分信號分別輸入到ADC驅(qū)動模塊 的輸入端，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，輸入到控制處理模塊?？刂铺幚砟K根據(jù)輸入模塊 的控制對數(shù)據(jù)處理，控制顯示模塊進(jìn)行波形顯示，并將數(shù)據(jù)存儲在存儲模塊中。另外，控制 處理模塊通過邏輯控制模塊和衰減網(wǎng)絡(luò)控制電阻326，通過D/A轉(zhuǎn)換模塊控制電阻327。 上述示波器的具體說明，可以參照本申請人在先提出的中國實(shí)用新型專利申請 (申請?zhí)?00920160753. 3)。
然而，在上述示波器中仍然存在以下兩點(diǎn)不足 第一，可變帶寬模塊不工作時影響前端模擬電路的帶寬。具體而言，因?yàn)殡娙?23、 324將變?nèi)荻O管325和電阻326、327等時鐘連接在差分信號上，所以當(dāng)不使用帶寬限制功 能時，相當(dāng)于電容323、324和變?nèi)荻O管的最小電容并聯(lián)在差分信號線上。這三個電容串 聯(lián)和電阻321、322構(gòu)成低通電路，影響不使用帶寬限制時的帶寬。雖然這樣的影響在低帶 寬示波器中并不明顯，但是在示波器帶寬高至GHz時，這個電容的影響就不能忽略，會影響 整個模擬前端電路的帶寬。[0009] 第二，需要產(chǎn)生可變的電平信號來實(shí)現(xiàn)不同的帶寬限制值，電路復(fù)雜?，F(xiàn)有技術(shù) 中，是利用DAC產(chǎn)生不同的電壓來控制并提供兩個帶寬限制值，如20MHz和250MHz 。其控制 電路復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可變帶寬模塊，使可變帶寬模塊在
不工作時不影響前端模擬電路的帶寬，只需要兩個控制信號，就可以實(shí)現(xiàn)兩個不同的帶寬 限制值。 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題還在于提供一種使用可變帶寬模塊的示波器。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案 —種可變帶寬模塊，用于根據(jù)控制信號實(shí)現(xiàn)帶寬選擇，其特征在于包括 用于連接差分信號的兩個輸入端， 第一電容，具有用于接地的接地端，以及與兩個所述輸入端中的一個相連接的第 一電容輸入端； 第二電容，具有用于接地的接地端，以及與兩個所述輸入端中的另一個相連接的 第二電容輸入端； 第三電容，具有與所述第一電容輸入端相連接的第三電容輸入端，以及第三電容 輸出端； 第四電容，具有與所述第二電容輸入端相連接的第四電容輸入端，以及第四電容 輸出端； 第一三極管，具有與所述第三電容輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及 用于輸入所述控制信號的基極； 第二三極管，具有與所述第四電容輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及 用于輸入所述控制信號的基極。 其中，兩個所述輸入端分別與一個雙刀單擲或雙刀雙擲的繼電器的輸出端連接。 —種具有可變帶寬模塊的示波器，其包括順序連接的信號輸入端，ADC驅(qū)動模塊， A/D轉(zhuǎn)換模塊，以及控制處理模塊，其特征在于 所述示波器還包括開關(guān)模塊和可變帶寬模塊， 所述可變帶寬模塊的一端連接所述控制處理模塊，另一端通過所述開關(guān)模塊連接 到所述ADC驅(qū)動模塊的輸入端或輸出端， 所述控制處理模塊對所述開關(guān)模塊輸出第一控制信號，以控制所述開關(guān)模塊的斷 開和閉合， 所述控制處理模塊對所述可變帶寬模塊輸出第二控制信號，以選擇不同的帶寬。 所述可變帶寬模塊包括 用于連接差分信號的兩個輸入端， 第一電容，具有用于接地的接地端，以及與兩個所述輸入端中的一個相連接的第 一電容輸入端； 第二電容，具有用于接地的接地端，以及與兩個所述輸入端中的另一個相連接的 第二電容輸入端；[0031] 第三電容，具有與所述第一電容輸入端相連接的第三電容輸入端，以及第三電容 輸出端； 第四電容，具有與所述第二電容輸入端相連接的第四電容輸入端，以及第四電容 輸出端； 第一三極管，具有與所述第三電容輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及 用于輸入所述第二控制信號的基極； 第二三極管，具有與所述第四電容輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及 用于輸入所述第二控制信號的基極。 其中，所述開關(guān)模塊是雙刀單擲或雙刀雙擲的繼電器。 所述示波器還包括連接在信號輸入端上的輸入放大模塊以及連接在控制處理模 塊上的存儲模塊、輸入模塊、顯示模塊。 本實(shí)用新型所提供的可變帶寬模塊通過簡單的兩路控制信號就可以實(shí)現(xiàn)帶寬限 制，結(jié)構(gòu)簡單，成本低?？勺儙捘K在不工作時不影響前端模擬電路的帶寬，只需要兩個 控制信號，就可以實(shí)現(xiàn)兩個不同的帶寬限制值。使用該可變帶寬模塊的電子裝置如示波器 等相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡化和低成本。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1是本實(shí)用新型所提供的具有可變帶寬模塊的示波器的電路原理框圖； 圖2是圖1中所示的可變帶寬模塊的電路示意圖； 圖3是圖2所示可變帶寬模塊的具體電路圖； 圖4是現(xiàn)有技術(shù)中，具有可變帶寬模塊的示波器電路框圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的示波器包括信號輸入端IO，輸入放大模塊11， ADC驅(qū)動模塊12， A/D轉(zhuǎn)換模塊13，控制處理模塊14，存儲模塊15，輸入模塊16，顯示模塊 17，以及用于實(shí)現(xiàn)控制處理模塊14對ADC驅(qū)動模塊12的控制的可變帶寬模塊18。 詳見圖2，可變帶寬模塊18包括用于連接差分信號P、N的兩輸入端；電容Cl，具有 用于接地的接地端，以及與所述輸入端中的一個相連接的電容C1輸入端；電容C2，具有用 于接地的接地端，以及與所述輸入端中的另一個相連接的電容C2輸入端；電容C3，具有與 所述電容Cl輸入端相連接的電容C3輸入端，以及電容C3輸出端；電容C4，具有與所述電 容C2輸入端相連接的電容C4輸入端，以及電容C4輸出端；三極管Ql，具有與所述電容C3 輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及用于輸入所述控制信號的基極；三極管Q2， 具有與所述電容C4輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及用于輸入所述控制信號 的基極?？勺儙捘K18是通過開關(guān)模塊連接到ADC驅(qū)動模塊12的輸出端的。本實(shí)施例 中，開關(guān)模塊是雙刀單擲繼電器19，也可以替換為雙刀雙擲繼電器，只要能起到將可變帶寬 模塊18從ADC驅(qū)動模塊12的輸出端斷開或接通到ADC驅(qū)動模塊12的輸出端的作用即可。 信號輸入端10與輸入放大模塊11的輸入端連接，輸入放大模塊11的差分輸出端 與ADC驅(qū)動模塊12的差分輸入端連接，ADC驅(qū)動模塊12的差分輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊13的差分輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換模塊13的輸出端與控制處理模塊14連接。ADC驅(qū)動模塊12的 差分輸出端與控制處理模塊14之間還順序連接有雙刀單擲繼電器19和可變帶寬模塊18。 具體而言，繼電器19的輸入端連接在ADC驅(qū)動模塊12的差分輸出端上，繼電器19的輸出 端連接到可變帶寬模塊18，可變帶寬模塊18的控制端連接在控制處理模塊14上。 可以理解，上述繼電器19和可變帶寬模塊18也可以接在輸入放大模塊11和ADC 驅(qū)動模塊12之間。S卩，可變帶寬模塊18的一端連接控制處理模塊，另一端通過繼電器19 可以連接到ADC驅(qū)動模塊12的輸入端或輸出端。 存儲模塊15、輸入模塊16和顯示模塊17分別與控制處理模塊14連接。 本實(shí)用新型所提供的示波器的工作過程如下，被測信號通過信號輸入端10發(fā)送 到輸入放大模塊ll，輸入放大模塊11將信號放大后發(fā)送到ADC驅(qū)動模塊12，ADC驅(qū)動模塊 12將信號輸出到A/D轉(zhuǎn)換模塊13，A/D轉(zhuǎn)換模塊13將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，送入控制處 理模塊14，控制處理模塊14根據(jù)輸入模塊16的控制對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制顯示模塊17進(jìn) 行波形顯示，并將數(shù)據(jù)存儲在存儲模塊15中。存儲模塊15通常用于保存控制處理模塊14 的控制程序、測量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，以及用于波形顯示的顯示數(shù)據(jù)。 在圖1中，輸入信號經(jīng)過輸入放大模塊ll，輸出為差分信號，差分信號經(jīng)過ADC驅(qū) 動模塊12，然后連接到A/D轉(zhuǎn)換模塊13，同時還連接到雙刀單擲繼電器19的一端，繼電器 10的另一端連接可變帶寬模塊18?？刂铺幚砟K14與繼電器19和可變帶寬模塊18均直 接連接，不僅控制上述繼電器19的切換，還控制可變帶寬模塊18的工作。 當(dāng)不需要啟動帶寬限制功能時，控制處理模塊14發(fā)出控制信號使繼電器19斷開， 此時只有繼電器19的兩個引腳連接在ADC驅(qū)動模塊12的差分線上，而可變帶寬模塊18與 差分線之間沒有電連接。這樣，就可以將可變帶寬模塊18的電容對差分線的影響消除。繼 電器19的兩個引腳引起的電容與繼電器19的PCB焊盤和走線相關(guān)，通過選擇合適的繼電 器19，就能夠保證PCB焊盤和走線對電容的影響很小，從而使可變帶寬模塊18對模擬前端 電路的影響，在很大帶寬的情況下也很小。 當(dāng)啟動帶寬限制功能時，控制處理模塊14發(fā)出控制信號使繼電器19閉合，可變帶 寬模塊18的工作受控制處理模塊14的控制。在繼電器19閉合的情況下，并且控制處理模 塊14對可變帶寬模塊18輸出第一控制信號時，可變帶寬模塊18工作在第一帶寬限制值。 在繼電器19閉合，并且控制處理模塊14對可變帶寬模塊18輸出第二控制信號時，可變帶 寬模塊18工作在第二帶寬限制值。因此，本實(shí)用新型所提供的示波器只需要對可變帶寬模 塊18和繼電器19進(jìn)行控制的兩個控制信號，就可以實(shí)現(xiàn)使示波器工作在兩個帶寬限制值， 從而使示波器的電路結(jié)構(gòu)簡單。 下面結(jié)合圖2說明繼電器19和可變帶寬模塊18的工作原理。繼電器的一端連接 到差分信號上，繼電器19另一端分別連接到電容C1、 C2、 C3、 C4的一端，繼電器19由控制 處理模塊14的第一帶寬限制控制端141控制。電容C1、C2的另一端接地，電容C3、C4的另 一端連接到NPN三極管Q1、Q2的集電極。三極管Q1、Q2的射極接地，兩者的基極同時連接 到控制處理模塊14的第二帶寬限制控制端142。 當(dāng)需要選擇第一種帶寬限制值時，控制處理模塊14通過第一帶寬限制控制端141 輸出閉合信號，以控制繼電器19，使其閉合。這時，控制處理模塊14輸出第一控制信號，使 第二帶寬限制控制端142的電平為0V(或低電平)，則三級管Q1、Q2截止。此時，差分線P、
7N上相當(dāng)于分別連接電容C1、C2而接地，電容C1、C2和ADC驅(qū)動模塊12的輸出內(nèi)阻構(gòu)成低 通濾波器，實(shí)現(xiàn)第一種帶寬限制值。 當(dāng)需要選擇第二種帶寬限制值時，控制處理模塊14使第二帶寬限制控制端142為 高電平，使三極管Q1、Q2飽和導(dǎo)通，相當(dāng)于使電容C3、C4也接地。從而，差分線P上的兩個 并聯(lián)電容Cl和C3均接地，差分線N上的兩個并聯(lián)電容C2和C4均接地。電容Cl和C3并 聯(lián)后的電容值比電容值Cl大；電容C2和C4并聯(lián)后的電容值比電容值C2大。換言之，選擇 第二種帶寬限制時電容并聯(lián)后的電容值比選擇第一種帶寬限制值時的電容值大，從而四個 電容C1、C2、C3、C4和ADC驅(qū)動模塊12的輸出內(nèi)阻構(gòu)成了一個更低截止頻率的低通濾波器， 實(shí)現(xiàn)第二種帶寬限制值。 圖3是顯示了本實(shí)用新型所提供的可變帶寬模塊18的具體電路圖。本實(shí)施例中， ADC驅(qū)動模塊12的單端輸出內(nèi)阻為50 Q ，差分輸出內(nèi)阻為100 Q 。繼電器19為雙刀雙擲 鎖存型繼電器，由一個差分信號BWLMT_250MHz_P和BWLMT_250MHz_N控制。電容Cl、 C2選 擇13pF，C3、C4為140pF，三極管Ql、Q2均選擇匪BTH10LTl。當(dāng)選擇第一種帶寬限制值時， 控制處理模塊14發(fā)出控制信號，使繼電器19閉合且三極管Ql、 Q2截止，這樣，帶寬值f = K2承jt參C)，r二 50Q、C= 12pF，從而帶寬f = 265MHz。當(dāng)選擇第一種帶寬限制值時，控 制處理模塊14發(fā)出控制信號，使繼電器19閉合且三極管Ql、 Q2導(dǎo)通，此時電容為C l+C3 =152pF，從而使帶寬f = 20. 9MHz。從而實(shí)現(xiàn)了 250MHz和20MHz帶寬限制功能。 為了使繼電器的引腳對差分線帶寬影響最小，可以選擇體積小的繼電器，或者這 兩個引腳繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)短的繼電器，避免結(jié)構(gòu)過長，帶來引線電感，影響帶寬限制。如選 用TELEDYNE公司的GRF303系列繼電器，或Tyco公司的IM系列繼電器。 由此可見，實(shí)現(xiàn)兩種帶寬限制值只需要來自控制處理模塊14的兩個控制信號，所 以示波器的電路結(jié)構(gòu)簡單。 本實(shí)用新型所提供的可變帶寬模塊，在不工作時不影響前端模擬電路的帶寬，只 需要兩個控制信號，就可以實(shí)現(xiàn)兩個不同的帶寬限制值。使用該可變帶寬模塊的示波器，也 能通過簡單的控制信號來實(shí)現(xiàn)兩個不同的帶寬限制功能，方便用戶測量不同頻率的信號， 以清晰顯示信號。 以上對本實(shí)用新型所述的可變帶寬模塊及使用該可變帶寬模塊的示波器進(jìn)行了 詳細(xì)的說明。對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)精神的前提下對它 所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本實(shí)用新型專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé) 任。
權(quán)利要求一種可變帶寬模塊，用于根據(jù)控制信號實(shí)現(xiàn)帶寬選擇，其特征在于包括用于連接差分信號的兩個輸入端，第一電容，具有用于接地的接地端，以及與兩個所述輸入端中的一個相連接的第一電容輸入端；第二電容，具有用于接地的接地端，以及與兩個所述輸入端中的另一個相連接的第二電容輸入端；第三電容，具有與所述第一電容輸入端相連接的第三電容輸入端，以及第三電容輸出端；第四電容，具有與所述第二電容輸入端相連接的第四電容輸入端，以及第四電容輸出端；第一三極管，具有與所述第三電容輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及用于輸入所述控制信號的基極；第二三極管，具有與所述第四電容輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及用于輸入所述控制信號的基極。
2. 如權(quán)利要求l所述的可變帶寬模塊，其特征在于兩個所述輸入端分別與一個雙刀單擲或雙刀雙擲的繼電器的輸出端連接。
3. —種具有可變帶寬模塊的示波器，其包括順序連接的信號輸入端，ADC驅(qū)動模塊，A/ D轉(zhuǎn)換模塊，以及控制處理模塊，其特征在于所述示波器還包括開關(guān)模塊和可變帶寬模塊，所述可變帶寬模塊的一端連接所述控制處理模塊，另一端通過所述開關(guān)模塊連接到所 述ADC驅(qū)動模塊的輸入端或輸出端，所述控制處理模塊對所述開關(guān)模塊輸出第一控制信號，以控制所述開關(guān)模塊的斷開和 閉合，所述控制處理模塊對所述可變帶寬模塊輸出第二控制信號，以選擇不同的帶寬。
4. 如權(quán)利要求3所述的示波器，其特征在于 所述可變帶寬模塊包括用于連接差分信號的兩個輸入端，第一電容，具有用于接地的接地端，以及與兩個所述輸入端中的一個相連接的第一電 容輸入端；第二電容，具有用于接地的接地端，以及與兩個所述輸入端中的另一個相連接的第二 電容輸入端；第三電容，具有與所述第一電容輸入端相連接的第三電容輸入端，以及第三電容輸出丄山順；第四電容，具有與所述第二電容輸入端相連接的第四電容輸入端，以及第四電容輸出丄山順；第一三極管，具有與所述第三電容輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及用于 輸入所述第二控制信號的基極；第二三極管，具有與所述第四電容輸出端相連接的集電極，用于接地的射極，以及用于 輸入所述第二控制信號的基極。
5. 如權(quán)利要求4所述的示波器，其特征在于 所述開關(guān)模塊是雙刀單擲或雙刀雙擲的繼電器。
6. 如權(quán)利要求4所述的示波器，其特征在于所述示波器還包括連接在信號輸入端上的輸入放大模塊以及連接在控制處理模塊上 的存儲模塊、輸入模塊、顯示模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可變帶寬模塊及使用該可變帶寬模塊的示波器。該可變帶寬模塊包括用于連接差分信號的兩個輸入端、四個電容和兩個三極管。通過四個電容與兩個三極管之間的巧妙連接，使可變帶寬模塊在不工作時不影響前端模擬電路的帶寬，只需要兩個控制信號，就可以實(shí)現(xiàn)兩個不同的帶寬限制值。使用該可變帶寬模塊的示波器相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡化和低成本。
文檔編號G01R13/00GK201548602SQ200920246958
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者李維森, 王悅, 王鐵軍 申請人:北京普源精電科技有限公司