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专利名称：一种可变带宽�？榧笆褂酶每杀浯�宽�？榈氖静ㄆ鞯闹谱鞣椒�
技术领域：
本实用新型涉及一种可变带宽�？榧笆褂酶每杀浯�宽�？榈氖静ㄆ鳎�属于电磁测
量仪器技术领域。
背景技术：
带宽是示波器的一个重要技术参数，带宽直接决定该示波器测量信号的频率范 围。尽管，许多用户都希望示波器的带宽越宽越好，尽可能的显示所有频段上的信号，在进 行某些特定测量的时候，用户还是希望利用较窄的带宽来测量某个频率范围内的信号，并 清晰显示。例如，当5MHz的被测信号受到了空间中60MHz信号的耦合影响时，用户可能无 法观察清晰的被测信号。但是如果用一台带宽仅为20MHz的示波器，60MHz的噪声就会被滤 除在外，此时用户就可以十分清晰的观测被测信号了。正是基于上述原因，许多数字示波器 往往会提供带宽限制的功能，可以将示波器的带宽限制成一个或几个较低的带宽值，从而 方便用户测量不同频率的信号。 参照图4，常见的可调带宽的示波器包括控制处理�？橐约胺直鹆�接在控制处理 �？樯系目杀浯�宽�？�32、存储�？�、输入�？楹拖允灸？�。示波器还包括连接在信号输入 端和可变带宽�？�32之间的输入放大�？�31，连接在可变带宽模块另一端的ADC驱动模 块，以及与ADC驱动�？榱�接的A/D转换�？椤� 信号输入端与输入放大�？�31的输入端连接，输入放大�？�31的差分输出端，通 过可变带宽�？�32，与ADC驱动�？榈牟罘质淙攵肆�接。ADC驱动模块的差分输出端与A/ D转换�？榈牟罘质淙攵肆�接，A/D转换�？榈氖涑龆擞肟刂拼�理模块连接。 上述示波器的工作过程如下被测信号通过信号输入端发送到输入放大�？�31， 输入放大�？�31将信号放大后送到可变带宽�？�32。在可变带宽�？�32内部，差分信号 P、 N分别进入两支路上的电阻321、322。电容323、324将变容二极管325和电阻326、327 等时钟连接在差分信号上。从可变带宽�？�32输出的差分信号分别输入到ADC驱动模块 的输入端，并经A/D转换成数字信号后，输入到控制处理模块。控制处理�？楦�据输入�？� 的控制对数据处理，控制显示�？榻�行波形显示，并将数据存储在存储�？橹小Ａ硗猓�控制 处理�？橥ü�逻辑控制�？楹退ゼ跬�络控制电阻326，通过D/A转换模块控制电阻327。 上述示波器的具体说明，可以参照本申请人在先提出的中国实用新型专利申请 (申请号200920160753. 3)。
然而，在上述示波器中仍然存在以下两点不足 第一，可变带宽�？椴还ぷ魇庇跋烨岸四Ｄ獾缏返拇�宽。具体而言，因为电容323、 324将变容二极管325和电阻326、327等时钟连接在差分信号上，所以当不使用带宽限制功 能时，相当于电容323、324和变容二极管的最小电容并联在差分信号线上。这三个电容串 联和电阻321、322构成低通电路，影响不使用带宽限制时的带宽。虽然这样的影响在低带 宽示波器中并不明显，但是在示波器带宽高至GHz时，这个电容的影响就不能忽略，会影响 整个模拟前端电路的带宽。[0009] 第二，需要产生可变的电平信号来实现不同的带宽限制值，电路复杂。现有技术 中，是利用DAC产生不同的电压来控制并提供两个带宽限制值，如20MHz和250MHz 。其控制 电路复杂。

发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可变带宽�？椋�使可变带宽�？樵�
不工作时不影响前端模拟电路的带宽，只需要两个控制信号，就可以实现两个不同的带宽 限制值。 本实用新型所要解决的技术问题还在于提供一种使用可变带宽�？榈氖静ㄆ�。 为实现上述目的，本实用新型采用下述的技术方案 —种可变带宽�？椋�用于根据控制信号实现带宽选择，其特征在于包括 用于连接差分信号的两个输入端， 第一电容，具有用于接地的接地端，以及与两个所述输入端中的一个相连接的第 一电容输入端； 第二电容，具有用于接地的接地端，以及与两个所述输入端中的另一个相连接的 第二电容输入端； 第三电容，具有与所述第一电容输入端相连接的第三电容输入端，以及第三电容 输出端； 第四电容，具有与所述第二电容输入端相连接的第四电容输入端，以及第四电容 输出端； 第一三极管，具有与所述第三电容输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及 用于输入所述控制信号的基极； 第二三极管，具有与所述第四电容输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及 用于输入所述控制信号的基极。 其中，两个所述输入端分别与一个双刀单掷或双刀双掷的继电器的输出端连接。 —种具有可变带宽�？榈氖静ㄆ鳎�其包括顺序连接的信号输入端，ADC驱动模块， A/D转换�？椋�以及控制处理模块，其特征在于 所述示波器还包括开关�？楹涂杀浯�宽�？椋� 所述可变带宽�？榈囊欢肆�接所述控制处理�？椋�另一端通过所述开关模块连接 到所述ADC驱动�？榈氖淙攵嘶蚴涑龆耍� 所述控制处理模块对所述开关�？槭涑龅谝豢刂菩藕牛�以控制所述开关模块的断 开和闭合， 所述控制处理�？槎运�述可变带宽�？槭涑龅诙�控制信号，以选择不同的带宽。 所述可变带宽�？榘�括 用于连接差分信号的两个输入端， 第一电容，具有用于接地的接地端，以及与两个所述输入端中的一个相连接的第 一电容输入端； 第二电容，具有用于接地的接地端，以及与两个所述输入端中的另一个相连接的 第二电容输入端；[0031] 第三电容，具有与所述第一电容输入端相连接的第三电容输入端，以及第三电容 输出端； 第四电容，具有与所述第二电容输入端相连接的第四电容输入端，以及第四电容 输出端； 第一三极管，具有与所述第三电容输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及 用于输入所述第二控制信号的基极； 第二三极管，具有与所述第四电容输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及 用于输入所述第二控制信号的基极。 其中，所述开关�？槭撬�刀单掷或双刀双掷的继电器。 所述示波器还包括连接在信号输入端上的输入放大�？橐约傲�接在控制处理模 块上的存储�？�、输入�？�、显示模块。 本实用新型所提供的可变带宽�？橥ü�简单的两路控制信号就可以实现带宽限 制，结构简单，成本低。可变带宽�？樵诓还ぷ魇辈挥跋烨岸四Ｄ獾缏返拇�宽，只需要两个 控制信号，就可以实现两个不同的带宽限制值。使用该可变带宽�？榈牡缱幼爸萌缡静ㄆ� 等相应地实现结构简化和低成本。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。


图1是本实用新型所提供的具有可变带宽�？榈氖静ㄆ鞯牡缏吩�理框图； 图2是图1中所示的可变带宽�？榈牡缏肥疽馔迹� 图3是图2所示可变带宽�？榈木咛宓缏吠迹� 图4是现有技术中，具有可变带宽�？榈氖静ㄆ鞯缏房蛲�。
具体实施方式如图1所示，本实用新型所提供的示波器包括信号输入端IO，输入放大�？�11， ADC驱动模块12， A/D转换模块13，控制处理�？�14，存储�？�15，输入�？�16，显示�？� 17，以及用于实现控制处理�？�14对ADC驱动�？�12的控制的可变带宽�？�18。 详见图2，可变带宽�？�18包括用于连接差分信号P、N的两输入端；电容Cl，具有 用于接地的接地端，以及与所述输入端中的一个相连接的电容C1输入端；电容C2，具有用 于接地的接地端，以及与所述输入端中的另一个相连接的电容C2输入端；电容C3，具有与 所述电容Cl输入端相连接的电容C3输入端，以及电容C3输出端；电容C4，具有与所述电 容C2输入端相连接的电容C4输入端，以及电容C4输出端；三极管Ql，具有与所述电容C3 输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及用于输入所述控制信号的基极；三极管Q2， 具有与所述电容C4输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及用于输入所述控制信号 的基极。可变带宽�？�18是通过开关�？榱�接到ADC驱动�？�12的输出端的。本实施例 中，开关�？槭撬�刀单掷继电器19，也可以替换为双刀双掷继电器，只要能起到将可变带宽 模块18从ADC驱动�？�12的输出端断开或接通到ADC驱动�？�12的输出端的作用即可。 信号输入端10与输入放大�？�11的输入端连接，输入放大�？�11的差分输出端 与ADC驱动模块12的差分输入端连接，ADC驱动�？�12的差分输出端与A/D转换�？�13的差分输入端连接，A/D转换�？�13的输出端与控制处理�？�14连接。ADC驱动�？�12的 差分输出端与控制处理模块14之间还顺序连接有双刀单掷继电器19和可变带宽�？�18。 具体而言，继电器19的输入端连接在ADC驱动模块12的差分输出端上，继电器19的输出 端连接到可变带宽�？�18，可变带宽�？�18的控制端连接在控制处理�？�14上。 可以理解，上述继电器19和可变带宽�？�18也可以接在输入放大�？�11和ADC 驱动�？�12之间。S卩，可变带宽�？�18的一端连接控制处理模块，另一端通过继电器19 可以连接到ADC驱动�？�12的输入端或输出端。 存储�？�15、输入�？�16和显示�？�17分别与控制处理�？�14连接。 本实用新型所提供的示波器的工作过程如下，被测信号通过信号输入端10发送 到输入放大�？閘l，输入放大模块11将信号放大后发送到ADC驱动�？�12，ADC驱动�？� 12将信号输出到A/D转换�？�13，A/D转换�？�13将信号转换成数字信号后，送入控制处 理�？�14，控制处理�？�14根据输入�？�16的控制对数据进行处理，控制显示模块17进 行波形显示，并将数据存储在存储�？�15中。存储�？�15通常用于保存控制处理�？�14 的控制程序、测量数据、分析数据，以及用于波形显示的显示数据。 在图1中，输入信号经过输入放大模块ll，输出为差分信号，差分信号经过ADC驱 动模块12，然后连接到A/D转换�？�13，同时还连接到双刀单掷继电器19的一端，继电器 10的另一端连接可变带宽模块18。控制处理�？�14与继电器19和可变带宽模块18均直 接连接，不仅控制上述继电器19的切换，还控制可变带宽模块18的工作。 当不需要启动带宽限制功能时，控制处理�？�14发出控制信号使继电器19断开， 此时只有继电器19的两个引脚连接在ADC驱动�？�12的差分线上，而可变带宽�？�18与 差分线之间没有电连接。这样，就可以将可变带宽�？�18的电容对差分线的影响消除。继 电器19的两个引脚引起的电容与继电器19的PCB焊盘和走线相关，通过选择合适的继电 器19，就能够保证PCB焊盘和走线对电容的影响很�。�从而使可变带宽�？�18对模拟前端 电路的影响，在很大带宽的情况下也很小。 当启动带宽限制功能时，控制处理�？�14发出控制信号使继电器19闭合，可变带 宽�？�18的工作受控制处理�？�14的控制。在继电器19闭合的情况下，并且控制处理模 块14对可变带宽模块18输出第一控制信号时，可变带宽�？�18工作在第一带宽限制值。 在继电器19闭合，并且控制处理�？�14对可变带宽�？�18输出第二控制信号时，可变带 宽�？�18工作在第二带宽限制值。因此，本实用新型所提供的示波器只需要对可变带宽模 块18和继电器19进行控制的两个控制信号，就可以实现使示波器工作在两个带宽限制值， 从而使示波器的电路结构简单。 下面结合图2说明继电器19和可变带宽模块18的工作原理。继电器的一端连接 到差分信号上，继电器19另一端分别连接到电容C1、 C2、 C3、 C4的一端，继电器19由控制 处理�？�14的第一带宽限制控制端141控制。电容C1、C2的另一端接地，电容C3、C4的另 一端连接到NPN三极管Q1、Q2的集电极。三极管Q1、Q2的射极接地，两者的基极同时连接 到控制处理模块14的第二带宽限制控制端142。 当需要选择第一种带宽限制值时，控制处理�？�14通过第一带宽限制控制端141 输出闭合信号，以控制继电器19，使其闭合。这时，控制处理�？�14输出第一控制信号，使 第二带宽限制控制端142的电平为0V(或低电平)，则三级管Q1、Q2截止。此时，差分线P、
7N上相当于分别连接电容C1、C2而接地，电容C1、C2和ADC驱动�？�12的输出内阻构成低 通滤波器，实现第一种带宽限制值。 当需要选择第二种带宽限制值时，控制处理�？�14使第二带宽限制控制端142为 高电平，使三极管Q1、Q2饱和导通，相当于使电容C3、C4也接地。从而，差分线P上的两个 并联电容Cl和C3均接地，差分线N上的两个并联电容C2和C4均接地。电容Cl和C3并 联后的电容值比电容值Cl大；电容C2和C4并联后的电容值比电容值C2大。换言之，选择 第二种带宽限制时电容并联后的电容值比选择第一种带宽限制值时的电容值大，从而四个 电容C1、C2、C3、C4和ADC驱动�？�12的输出内阻构成了一个更低截止频率的低通滤波器， 实现第二种带宽限制值。 图3是显示了本实用新型所提供的可变带宽�？�18的具体电路图。本实施例中， ADC驱动模块12的单端输出内阻为50 Q ，差分输出内阻为100 Q 。继电器19为双刀双掷 锁存型继电器，由一个差分信号BWLMT_250MHz_P和BWLMT_250MHz_N控制。电容Cl、 C2选 择13pF，C3、C4为140pF，三极管Ql、Q2均选择匪BTH10LTl。当选择第一种带宽限制值时， 控制处理�？�14发出控制信号，使继电器19闭合且三极管Ql、 Q2截止，这样，带宽值f = K2承jt參C)，r二 50Q、C= 12pF，从而带宽f = 265MHz。当选择第一种带宽限制值时，控 制处理�？�14发出控制信号，使继电器19闭合且三极管Ql、 Q2导通，此时电容为C l+C3 =152pF，从而使带宽f = 20. 9MHz。从而实现了 250MHz和20MHz带宽限制功能。 为了使继电器的引脚对差分线带宽影响最小，可以选择体积小的继电器，或者这 两个引脚继电器内部结构短的继电器，避免结构过长，带来引线电感，影响带宽限制。如选 用TELEDYNE公司的GRF303系列继电器，或Tyco公司的IM系列继电器。 由此可见，实现两种带宽限制值只需要来自控制处理�？�14的两个控制信号，所 以示波器的电路结构简单。 本实用新型所提供的可变带宽�？椋�在不工作时不影响前端模拟电路的带宽，只 需要两个控制信号，就可以实现两个不同的带宽限制值。使用该可变带宽�？榈氖静ㄆ鳎�也 能通过简单的控制信号来实现两个不同的带宽限制功能，方便用户测量不同频率的信号， 以清晰显示信号。 以上对本实用新型所述的可变带宽�？榧笆褂酶每杀浯�宽�？榈氖静ㄆ鹘�行了 详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它 所做的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责 任。
权利要求一种可变带宽�？椋�用于根据控制信号实现带宽选择，其特征在于包括用于连接差分信号的两个输入端，第一电容，具有用于接地的接地端，以及与两个所述输入端中的一个相连接的第一电容输入端；第二电容，具有用于接地的接地端，以及与两个所述输入端中的另一个相连接的第二电容输入端；第三电容，具有与所述第一电容输入端相连接的第三电容输入端，以及第三电容输出端；第四电容，具有与所述第二电容输入端相连接的第四电容输入端，以及第四电容输出端；第一三极管，具有与所述第三电容输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及用于输入所述控制信号的基极；第二三极管，具有与所述第四电容输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及用于输入所述控制信号的基极。
2. 如权利要求l所述的可变带宽�？椋�其特征在于两个所述输入端分别与一个双刀单掷或双刀双掷的继电器的输出端连接。
3. —种具有可变带宽�？榈氖静ㄆ鳎�其包括顺序连接的信号输入端，ADC驱动模块，A/ D转换�？椋�以及控制处理�？椋�其特征在于所述示波器还包括开关�？楹涂杀浯�宽�？椋�所述可变带宽模块的一端连接所述控制处理模块，另一端通过所述开关�？榱�接到所 述ADC驱动�？榈氖淙攵嘶蚴涑龆耍�所述控制处理模块对所述开关�？槭涑龅谝豢刂菩藕牛�以控制所述开关模块的断开和 闭合，所述控制处理模块对所述可变带宽�？槭涑龅诙�控制信号，以选择不同的带宽。
4. 如权利要求3所述的示波器，其特征在于 所述可变带宽�？榘�括用于连接差分信号的两个输入端，第一电容，具有用于接地的接地端，以及与两个所述输入端中的一个相连接的第一电 容输入端；第二电容，具有用于接地的接地端，以及与两个所述输入端中的另一个相连接的第二 电容输入端；第三电容，具有与所述第一电容输入端相连接的第三电容输入端，以及第三电容输出丄山顺；第四电容，具有与所述第二电容输入端相连接的第四电容输入端，以及第四电容输出丄山顺；第一三极管，具有与所述第三电容输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及用于 输入所述第二控制信号的基极；第二三极管，具有与所述第四电容输出端相连接的集电极，用于接地的射极，以及用于 输入所述第二控制信号的基极。
5. 如权利要求4所述的示波器，其特征在于 所述开关�？槭撬�刀单掷或双刀双掷的继电器。
6. 如权利要求4所述的示波器，其特征在于所述示波器还包括连接在信号输入端上的输入放大�？橐约傲�接在控制处理�？樯� 的存储�？�、输入�？�、显示�？�。
专利摘要本实用新型公开了一种可变带宽�？榧笆褂酶每杀浯�宽�？榈氖静ㄆ�。该可变带宽�？榘�括用于连接差分信号的两个输入端、四个电容和两个三极管。通过四个电容与两个三极管之间的巧妙连接，使可变带宽�？樵诓还ぷ魇辈挥跋烨岸四Ｄ獾缏返拇�宽，只需要两个控制信号，就可以实现两个不同的带宽限制值。使用该可变带宽模块的示波器相应地实现了结构简化和低成本。
文档编号G01R13/00GK201548602SQ200920246958
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者李维森, 王悦, 王铁军 申请人:北京普源精电科技有限公司