一种触发耦合电路及示波器的制作方法

本发明涉及一种触发耦合电路，具体涉及一种触发耦合电路及示波器。

背景技术：

触发功能是数字存储示波器的一项特有功能，示波器将ADC采集到的数字信号存储到存储器中，用触发信号来调整每帧波形的水平位置，从而在屏幕上获取到稳定的波形。示波器的触发系统一般包含三大部分：触发通道，其主要功能是对输入的信号进行阻抗匹配、衰减和阻抗变换；触发耦合电路，其主要功能是对经过幅度调理后的触发信号进行筛选，使用低通或者高通滤波器获取用户需要频段的触发信号，一般分为DC、AC、低频抑制、高频抑制四种模式；比较电路，其主要功能是使用高速比较器产生数字触发信号。

随着时代的发展，示波器的模拟带宽也在不停的增加，对于触发功能的要求也更加的多样化。现有电路中的低频抑制方案已经不能满足需求，其主要原因在于其低频的截止频率受到电路结构的限制，最多只能够到几十个KHz。当电路切换至低频抑制时，电容C成为影响低频截止频率的主要因素，如图1所示，通过Spice软件仿真，可以看到随着电容C的值为减小，系统的低频截止频率在增大，当C减小到15pF时，电路的-3dB截止频率为20KHz。此时再减小电容C的值，会严重影响到DC耦合和AC耦合的功能，需要耗费大量的时间对DC和AC耦合电路进行重新设计。

技术实现要素：

本申请提供一种示波器的低频抑制触发耦合电路及实现方法，其主要应用于数字存储示波器的模拟触发和外触发电路。现有的触发电路在切入到低频抑制时，其低频的截止频率最高只能到几十KHz，并且很难通过调节电路的参数来调节其截止频率。本技术可以将低频抑制时的低频截止频率提高到500KHz，并且通过简单的电路参数调整即可实现截止频率的调整，简单实用。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种触发耦合电路，包括单刀双掷开关SW1、SW2、SW4，电阻Rdc、Rac、R_lfrj，电容C、Cac、C_lfrj，三端管Q以及运算放大器U：

运算放器U为跟随器连接方式，其一输入端与单刀双掷开关SW2的动端相连，其另一输入端与单刀双掷开关SW4的动端相连，其输出端与一三端管Q的控制端相连；单刀双掷开关SW2的不动端的第一触点与电阻Rdc的一端相连，电阻Rdc的另一端与单刀双掷开关SW1的不动端的第一触点相连；单刀双掷开 关SW2的不动端的第二触点与单刀双掷开关SW1的不动端的第二触点之间连接有串联的电阻Rac和电容Cac；单刀双掷开关SW2的不动端的第二触点还连接有一直流电压源；单刀双掷开关SW1的动端连接到电容C的第一端，电容C的第二端连接到运算放大器U的输出端；单刀双掷开关SW1的动端连接到触发耦合电路的输入端，用于接收输入信号；所述三端管Q的第一极连有工作电压源，第二极接地；单刀双掷开关SW4的不动端的第一触点与触发耦合电路的输出端之间连接有串联的电阻R_lfrj和电容C_lfrj；单刀双掷开关SW4的不动端的第二触点连接到触发耦合电路的输出端。

在一较优实施例中，所述直流电压源的电压为1.25V。

在一较优实施例中，所述运算放器U的输出端与电容C的第二端之间还连接有一电阻R1。

在一较优实施例中，所述三端管Q的控制极与电容C的第二端之间还连接有一电阻R2。

在一较优实施例中，单刀双掷开关SW1的动端与触发耦合电路的输入端之间还连接有一电阻R。

在一较优实施例中，所述三端管为三极管。

在一较优实施例中，所述三端管的第二极通过一电流源接地。

根据本申请的第二方面，本申请还提供一种示波器，其包括上述的触发耦合电路。

依上述实施例的触发耦合电路和示波器，由于包括SW4、电阻R_lfrj和电容C_lfrj，使得一方面使得可以将低频的截止频率设置到500KHz，甚至是带宽内的任意的频率；另一方面，现有技术调节电容C时会对DC耦合和AC耦合电路造成影响，调试时耗费设计人员大量的时间，本申请只需调节Rlfrj和Clfrj即可获得想要设定的截止频率，并且不会影响到其他的耦合方式正常工作。

附图说明

图1为低频截止频率的Spice仿真图；

图2为现有技术方案的电路图；

图3为本申请一实施例中触发耦合电路的结构示意图；

图4为电阻，电容和输出负载组成的高通滤波器电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

图2示出了现有技术方案的电路图。现有的触发耦合电路的实现是基于三个单刀双掷开关，通过开关的切换来实现DC、AC、低频抑制的功能切换。下面具体说明。

DC耦合：

如图2所示，当SW1，SW2同时切换至电阻Rdc时，输入信号的直流和交流分量同时输入到运放U的输入端，运放U的连接方式为跟随器方式，其单位增益带宽一般在几十KHz到几百KHz之间；输入信号的高频分量通过电容C直接叠加到J1的输入端。两种信号通过J1叠加后其直流和交流分量都没有丢失，这种耦合方式就是DC耦合。

AC耦合：

当SW1切换到Rac端，SW2切换到SW3端，SW3切换至电容端时，此时输入信号的直流部分因为隔直电容C和Cac的作用而无法传递到输出端，这种耦合方式即为AC耦合。直流信号和频率较低的交流信号被滤除，因为Cac的值一般大于1uF，而C的容值一般都小于1nf，因此AC耦合时的低频截止频率由电容Cac决定，一般为10Hz。

低频抑制：

当SW1切换到Rac，SW2切换至SW3，SW3切换至悬空时，输入信号只能通过电容C传递到输出端，此时输入信号的直流和低频交流信号被滤除，这就是低频抑制，因为电容C的值一般为几百pf，通过电路仿真可以看出其低频截止频率小于10KHz。

图3示出了本发明技术方案的触发耦合电路的电路图。本发明的技术方案是在原技术的基础上通过在输出端新增一个开关SW4和电阻R_lfrj电容C_lfrj网络，将低频抑制功能和AC耦合电路分离，这样只需要调节电阻R_lfrj和电容C_lfrj就可以将低频抑制的截止频率设置到500KHz左右。

本申请的触发耦合电路包括单刀双掷开关SW1、SW2、SW4，电阻Rdc、Rac、R_lfrj，电容C、Cac、C_lfrj，三端管Q以及运算放大器U，下面具体说明。

运算放器U为跟随器连接方式，其一输入端与单刀双掷开关SW2的动端相连，其另一输入端与单刀双掷开关SW4的动端相连，其输出端与一三端管Q的控制端相连；单刀双掷开关SW2的不动端的第一触点与电阻Rdc的一端相连，电阻Rdc的另一端与单刀双掷开关SW1的不动端的第一触点相连；单刀双掷开关SW2的不动端的第二触点与单刀双掷开关SW1的不动端的第二触点之间连接有串联的电阻Rac和电容Cac；单刀双掷开关SW2的不动端的第二触点还连接有一直流电压源，在一较优实施例中，直流电压源的电压为1.25V；单刀双掷 开关SW1的动端连接到电容C的第一端，电容C的第二端连接到运算放大器U的输出端；单刀双掷开关SW1的动端连接到触发耦合电路的输入端，用于接收输入信号；所述三端管Q的第一极连有工作电压源，第二极接地；单刀双掷开关SW4的不动端的第一触点与触发耦合电路的输出端之间连接有串联的电阻R_lfrj和电容C_lfrj；单刀双掷开关SW4的不动端的第二触点连接到触发耦合电路的输出端。

在一较优实施例中，所述运算放器U的输出端与电容C的第二端之间还连接有一电阻R1。

在一较优实施例中，所述三端管Q的控制极与电容C的第二端之间还连接有一电阻R2。

在一较优实施例中，单刀双掷开关SW1的动端与触发耦合电路的输入端之间还连接有一电阻R。

在一较优实施例中，所述三端管为三极管。当三极管为P沟道三极管时，三极管的控制极为基极，第一极为发射极，第二极为集电极，当三极管为N沟道三极管时，三极管的控制极为基极，第一极为集电极，第二极为发射极。在一较优实施例中，所述三端管的第二极通过一电流源接地。

下面说明本申请的触发耦合电路的工作原理。

DC耦合：

当SW1，SW2同时切换到Rdc(即SW1和SW2都切到第一触点)，SW4切换到输出端子(即SW4切到第二触点)，此时输入信号可以通过运放U和电容C全部传递到输出端子，实现DC耦合功能。

AC耦合：

当SW1切换至Rac端(即SW1切到第二触点)，SW2切换至Cac端(即SW2切到第二触点)，SW4切换至输出(即SW4切到第二触点)，此时输入信号的直流分量和低频的交流分量被电容Cac和C阻隔，只有高于10Hz的交流信号可以传递到输出端，实现了AC耦合功能。

低频抑制

当SW4切换至R_lfrj端时(即SW4切到第一触点)，直流信号和频率小于截止带宽频率(500KHz)的交流信号被阻隔，只有频率高于截止频率的信号被传输到输出端，实现了低频抑制功能，同时其截止带宽也被提升到了500KHz。因为电阻R_lfrj电容C_lfrj和输出电阻负载组成了一个高通滤波器，如图4所示，假设电阻R_lfrj的阻抗为0，R_load＝50则上面的高通滤波器的截止频率f为

f＝1/2πR_loadC_lfrj

当C_lfrj在3nf～3uf之间时，截止频率的范围为1KHz～1MHz，因此简单的调节电容C_lfrj既可以获得理想的截止频率，且调节该电容不会影响DC耦合及AC耦合。

如图2的现有的技术通过调节电容C来设置低频抑制时的截止频率，其截止频率的最大值只能设置为几十KHz，而本申请可以将低频的截止频率设置到500KHz，甚至是带宽内的任意的频率。

如图2的现有技术调节电容C时会对DC耦合和AC耦合电路造成影响，调试时耗费设计人员大量的时间，本申请只需调节Rlfrj和Clfrj即可获得想要设定的截止频率，并且不会影响到其他的耦合方式正常工作。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。