[发明专利]具有输入电阻保护功能的示波器

说明书

技术领域

本发明涉及电变量测试领域，尤其涉及一种具有输入电阻保护功能的示波器。

背景技术

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。1MΩ输入时，对被测电路的影响比较小，但是受寄生电容影响，带宽不高。50Ω输入时，50Ω电阻输入是用来和输出阻抗为50Ω的被测电路进行阻抗匹配的，如果不匹配，会发生信号反射，不利于高带宽的实现。50Ω输入时示波器带宽能够做的很高，目前已经有几十GHz的示波器了。

高带宽示波器的输入都会提供50Ω和1MΩ两种输入电阻模式，供用户选择。用户根据待测电路输出阻抗的大小合理选择示波器输入电阻，实际示波器输入信号为信号源内阻和示波器输入电阻的分压。一般来说，选择1MΩ电阻时信号损失的幅度最小，但是对阻抗匹配不利，而且1MΩ输入时，受寄生电容影响比较大，很小的电容和1MΩ电阻就可以构成截止频率较低的低通滤波器，所以一般1MΩ输入时，示波器带宽比较低，目前一般都小于1GHz；选择50Ω内阻时，一般在源阻抗为50Ω时使用，主要是和源阻抗匹配好，不会损失信号带宽。50Ω输入时，示波器带宽可以做的很大，目前最高有30多GHz。

参照图1，是现有技术示波器10的结构示意图，示波器10包括依次串联的信号输入端101、继电器102、模拟前端放大电路103、AD转换模块104和控制处理模块105，以及第一输入电阻106和第二输入电阻107，所述第一输入电阻106一端接地，另一端连接模拟前端放大电路103的第一输入端，所述第二输入电阻107一端接地，另一端连接模拟前端放大电路103的第二输入端。被测信号a由信号输入端101接入，通过继电器102选择性地接入模拟前端放大电路103的第一输入端或第二输入端，如果接入模拟前端放大电路103的第一输入端也即接入了50Ω输入电阻，如果接入模拟前端放大电路103的第二输入端也即接入了1MΩ输入电阻，被测信号a由模拟前端放大电路103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转换模块104，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，即采样数据；最后，将数字信号输入至控制处理模块105进行存储、触发控制等数字处理，控制处理模块105的数据输出端输出波形显示数据b。

如果选择50Ω输入电阻，输入电压信号直接加在示波器输入级的50Ω终端电阻上，就需要考虑50Ω电阻的额定功率问题。例如5V的信号，在50Ω终端电阻上的功率为0.5W。考虑到电阻的额定功率不能无限大，所以示波器50Ω输入电阻时，需要进行保护，防止用户输入电压过大时，超过50Ω终端电阻的额定功率，烧坏电阻，损坏示波器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有输入电阻保护功能的示波器，对示波器比较小的输入电阻进行有效的保护，防止用户输入电压过大时，烧坏电阻，损坏示波器。

解决上述技术问题，本发明提供一种具有输入电阻保护功能的示波器，包括：依次串联的信号输入端、模拟前端放大电路、AD转换模块和控制处理模块，以及第一输入电阻和第二输入电阻；所述第一输入电阻一端接地，另一端连接模拟前端放大电路的一个第一输入端，所述第二输入电阻一端接地，另一端连接模拟前端放大电路的一个第二输入端，所述第一输入电阻小于所述第二输入电阻；还包括：一个选择开关模块，用于使所述信号输入端选择性地连接所述模拟前端电路的第一输入端或第二输入端；一个电压取样模块，用于当所述信号输入端连接所述模拟前端放大电路的第一输入端时，对输入信号进行电压取样并得到一个取样电压；一个峰值检波模块，用于对所述取样电压分别进行正负峰值检波并得到一个正峰值检波信号和一个负峰值检波信号；一个调理电路，用于对所述正波峰检波信号和负峰值检波信号进行减法和低通滤波处理并输出一个调理信号；所述控制处理模块还用于获取所述调理信号的有效值并依据所述调理信号的有效值与一个阈值的比较结果来控制所述选择开关模块动作，当所述调理信号的有效值大于所述阈值时，控制所述选择开关模块动作使所述信号输入端连接所述模拟前端放大电路的第二输入端。