一種示波器前端電路及具有其的示波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于示波器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種示波器前端電路及具有其的示波器。
【背景技術(shù)】
[0002]示波器作為一種測量儀器，廣泛應(yīng)用于電路調(diào)試、信號測量以及采集等領(lǐng)域。示波器的測量量是模擬信號，對于高精度的示波器，要求其能夠測量到毫伏(I毫伏=0.001伏特)級別的電壓信號。
[0003]在示波器電路中，為減小對測量信號的干擾，并將示波器前端電路的測量信號轉(zhuǎn)換成示波器后端電路可采樣的電壓范圍，會在示波器前端電路的數(shù)據(jù)采集電路和待測電壓信號之間設(shè)計輸入預(yù)處理電路。但是由于電器元件精度存在偏差等原因，該示波器前端電路中會產(chǎn)生微小的毫伏級別的偏差電壓(偏差電壓一般是在輸入信號接地時測量到的一個非零的電壓)，若不抵消該偏差，在測量幅值較小信號時，會因為該偏差的影響導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確，所以，如何消除這種偏差電壓，將偏差電壓調(diào)零對于提高示波器的測量精度至關(guān)重要。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的示波器前端電路一般為差分結(jié)構(gòu)。圖1所示的示波器前端電路由預(yù)處理電路101、第一差分轉(zhuǎn)換電路102、差分放大電路103、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104、第二差分轉(zhuǎn)換電路110以及調(diào)零電路111組成。待測電壓信號105經(jīng)過預(yù)處理電路101處理后轉(zhuǎn)換成內(nèi)部待測電壓信號106，內(nèi)部待測電壓信號106經(jīng)過第一差分轉(zhuǎn)換電路102處理后轉(zhuǎn)換成差分信號107(差分信號107包括自第一差分轉(zhuǎn)換電路102的正相輸出端輸出的正相輸出信號及反相輸出端輸出的反相輸出信號)，差分信號107經(jīng)過差分放大電路103放大后轉(zhuǎn)換成差分放大信號109 (差分放大信號109包括自差分放大信號109的正相輸出端輸出的正相差分放大信號及反相輸出端輸出的反相差分放大信號)，差分放大信號109傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104后由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊104完成數(shù)據(jù)采集及處理。其中，調(diào)零電路111設(shè)置在差分放大電路103與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路104之間。由于差分放大電路103傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路104的信號為差分放大信號109 (即上述的正相差分放大信號及反相差分放大信號)，因此需要調(diào)零電路111對由差分放大電路103傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路104的兩個信號分別進行調(diào)零。為了使得調(diào)零電路111分別對該兩個信號進行調(diào)零處理，因此，調(diào)零電路111所發(fā)出的調(diào)零信號108需要經(jīng)過第二差分轉(zhuǎn)換電路110后變成相應(yīng)的兩個調(diào)零信號，使其中一個調(diào)零信號作用于上述的正相差分放大信號，而另一個調(diào)零信號作用于上述的反相差分放大信號。采用這種結(jié)構(gòu)，調(diào)零電路111結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了示波器前端電路的成本。
[0005]因此，希望有一種示波器前端電路來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個上述缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型提供了一種示波器前端電路。所述示波器前端電路包括:依次連接的差分轉(zhuǎn)換電路、差分放大電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述差分轉(zhuǎn)換電路用于將從其輸入端接收的待測電壓信號轉(zhuǎn)換成差分信號，并通過其輸出端傳遞給所述差分放大電路，所述差分放大電路用于將接收的所述差分信號放大后從其輸出端傳遞給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于接收經(jīng)過所述差分放大電路放大后的所述差分信號，所述示波器前端電路進一步包括調(diào)零電路，所述調(diào)零電路設(shè)置在所述差分轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述調(diào)零電路用于輸出與所述示波器前端電路所產(chǎn)生的零點偏移電壓大小相等的調(diào)零電路偏移電壓，用于抵消所述零點偏移電壓。
[0007]優(yōu)選地，所述差分轉(zhuǎn)換電路包括第一負(fù)反饋環(huán)路、第二負(fù)反饋環(huán)路、第一電阻、第二電阻以及單端轉(zhuǎn)差分器件；所述單端轉(zhuǎn)差分器件具有第一輸入端、第二輸入端、正相輸出端以及反相輸出端；所述第一負(fù)反饋環(huán)路用于將所述正相輸出端的信號反饋給所述第一輸入端；所述第二負(fù)反饋環(huán)路用于將所述反相輸出端的信號反饋給所述第二輸入端；所述第一電阻與所述第一輸入端連接，所述第二電阻與所述第二輸入端連接，其中，所述第一輸入端用于接收經(jīng)過所述第一電阻后的待測電壓信號；所述第二輸入端用于接基準(zhǔn)電壓。
[0008]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路包括第一調(diào)零支路，所述第一調(diào)零支路的輸出端與所述第二電阻連接，所述第一調(diào)零支路用于產(chǎn)生第一調(diào)零支路偏移電壓，所述第一調(diào)零支路偏移電壓用于部分地或全部地抵消零點偏移電壓。
[0009]優(yōu)選地，所述第一調(diào)零支路包括第一可調(diào)電壓源，所述第一可調(diào)電壓源的輸出端與所述第二電阻連接，所述第一調(diào)零支路通過所述第一可調(diào)電壓源改變電壓大小的方式調(diào)整其所輸出的第一調(diào)零電路偏移電壓。
[0010]優(yōu)選地，所述調(diào)零電路進一步包括第二調(diào)零支路以及電壓衰減電路；所述第二調(diào)零支路的輸出端設(shè)置在所述第一電阻與所述第一輸入端之間，所述第二調(diào)零支路用于將其輸入端所輸入的電壓按比例地縮減后輸出第二調(diào)零支路偏移電壓；所述電壓衰減電路的輸出端設(shè)置在所述第二電阻與所述第二輸入端之間；所述電壓衰減電路用于將其輸入端電壓縮減后由輸出端輸出，且其縮減比例與所述第二調(diào)零支路縮減比例相同；其中，所述第二調(diào)零支路偏移電壓用于在所述第一調(diào)零支路偏移電壓部分地抵消零點偏移電壓時抵消剩余的所述零點偏移電壓。
[0011]優(yōu)選地，所述第二調(diào)零支路包括第二可調(diào)電壓源以及第三電阻，所述第三電阻設(shè)置在所述第二可調(diào)電壓源與所述第一輸入端之間；所述電壓衰減電路包括固定電壓源以及第四電阻，所述第四電阻設(shè)置在所述固定電壓源與所述第二輸入端之間；其中，所述第三電阻的阻值大于所述第一電阻的阻值，所述第四電阻的阻值大于所述第二電阻的阻值。
[0012]優(yōu)選地，所述第三電阻與所述第一電阻之間的阻值比等于所述第四電阻與所述第二電阻之間的阻值比。
[0013]優(yōu)選地，所述示波器前端電路進一步包括數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，所述第一可調(diào)電壓源與所述第二可調(diào)電壓源由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片產(chǎn)生并輸出。
[0014]優(yōu)選地，所述示波器前端電路進一步包括數(shù)字電位器，所述第一可調(diào)電壓源與所述第二可調(diào)電壓源由所述數(shù)字電位器產(chǎn)生并輸出。
[0015]本實用新型還提供了一種示波器，包括如上所述的示波器前端電路。
[0016]本實用新型所采用的技術(shù)方案為:調(diào)零電路設(shè)置在差分轉(zhuǎn)換電路的輸入端，調(diào)零電路用于輸出與示波器前端電路所產(chǎn)生的零點偏移電壓大小相等的調(diào)零電路偏移電壓，用于抵消所述零點偏移電壓。
[0017]本實用新型的有益效果為:調(diào)零電路設(shè)置在差分轉(zhuǎn)換電路的輸入端，使得調(diào)零電路僅作用于未經(jīng)過差分轉(zhuǎn)換電路的輸入端，與現(xiàn)有技術(shù)需要調(diào)零電路對由差分放大電路傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的兩個信號分別進行調(diào)零相比，簡化了調(diào)零電路的結(jié)構(gòu)，降低了示波器前端電路的成本。
【附圖說明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中差分結(jié)構(gòu)的示波器前端電路的示意圖
[0019]圖2是本實用新型的示波器前端電路的示意圖。
[0020]圖3是圖2所示的示波器前端電路中的差分轉(zhuǎn)換電路和調(diào)零電路的示意圖。
[0021]圖中:101、預(yù)處理電路；102、第一差分轉(zhuǎn)換電路；103、差分放大電路；104、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；105、待測電壓信號；106、內(nèi)部待測電壓信號；107、第一差分信號；108、調(diào)零信號；109、第二差分信號；110、第二差分轉(zhuǎn)換電路；111、調(diào)零電路；202、差分轉(zhuǎn)換電路；2021、單端轉(zhuǎn)差分器件；2022、第一電阻；2023、第二電阻；2024、第一負(fù)反饋電阻；2025、第二負(fù)反饋電阻；203、差分放大電路；204、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；205、待測電壓信號；207、差分信號；208、調(diào)零電路；2081、第三電阻；2082、第四電阻；2083、第二可調(diào)電