尖峰电压触发捕捉电路及系统的制作方法

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种尖峰电压触发捕捉电路及系统。

背景技术：

由于供电系统特性，军用设备及分系统一直以来对产生的尖峰电压测试保持足够重视。

传统技术中，ce107是主要针对海军、陆军、空军、飞机机载设备电源线产生的尖峰信号测验项。各大实验室在进行ce107测试时，基本采用手动操作，示波器触发抓取尖峰电压波形的方法。由于每次产生的尖峰电压差异，其叠加在交流波形上的相位、幅度、脉宽等信息均不同，对当次测试的示波器触发设置产生了极大困扰，致使无法保证测量时能准确抓取对应时刻产生的尖峰电压。

综上，电磁兼容ce107尖峰电压传导发射测试时，示波器由于其自身特性，当瞬态小信号叠加在交流大信号上，无法准确有效地触发捕捉尖峰电压。

技术实现要素：

基于此，有必要针对电磁兼容ce107尖峰电压传导发射测试时，当瞬态小信号叠加在交流大信号上，无法准确有效地触发捕捉尖峰电压的问题，提供一种尖峰电压触发捕捉电路及系统。

一种尖峰电压触发捕捉电路，包括：

模拟开关模块和脉冲触发模块，所述脉冲触发模块包括方波触发模块和单稳态触发模块；

所述模拟开关模块的输入端用于连接受试设备，所述模拟开关模块的第一输出端连接所述方波触发模块的输入端，所述模拟开关模块的第二输出端连接所述单稳态触发模块的第一输入端；所述方波触发模块的输出端连接所述单稳态触发模块的第二输入端；所述单稳态触发模块的输出端用于连接示波器；

所述模拟开关模块用于检测受试设备回路是否出现由于开关量引起的尖峰电压，若是，分别为方波触发模块和单稳态触发模块输出第一电压信号和第二电压信号；所述第一电压信号用于使所述方波触发模块上电，所述方波触发模块上电后输出方波信号给单稳态触发模块；所述单稳态触发模块在所述方波信号以及所述第二电压信号的作用下交替输出高低电平给示波器，以触发示波器捕捉所述受试设备回路的尖峰电压；

所述方波信号的周期与受试设备接入的交流电的周期相同。

在其中一个实施例中，所述模拟开关模块包括：电压检测电路、第一稳压电路、第二稳压电路和电压比较电路；所述电压检测电路的输入端用于连接受试设备，所述电压检测电路的输出端连接所述第一稳压电路的输入端和第二稳压电路的输入端；所述第二稳压电路的输出端连接所述单稳态触发模块的第一输入端；所述第一稳压电路的输出端连接所述电压比较电路的一输入端，所述电压比较电路的另一输入端接地；所述电压比较电路的输出端连接所述方波触发模块的输入端；

所述电压检测电路用于检测受试设备回路是否出现由于开关量引起的尖峰电压，若是，通过所述电压比较电路为所述方波触发模块输出第一电压信号，通过所述第二稳压电路为所述单稳态触发模块输出第二电压信号。

在其中一个实施例中，所述电压检测电路包括变压器、整流桥，所述变压器的输入端用于连接受试设备，所述变压器的输出端连接所述整流桥的输入端，所述整流桥的输出端连接所述第一稳压电路的输入端、第二稳压电路的输入端；所述整流桥将所述变压器输出的交流电压整流为直流电输出。

在其中一个实施例中，所述第一稳压电路包括第一电容、第二电容和三端稳压集成电路；所述三端稳压集成电路的第一端和第二端分别连接所述第一电容的两端；所述三端稳压集成电路的第二端和第三端分别连接所述第二电容的两端；所述三端稳压集成电路的第一端连接所述整流桥的输出端，所述三端稳压集成电路的第三端连接所述电压比较电路的一输入端，所述三端稳压集成电路的第二端接地；

所述第一电容用于过滤所述整流桥的输出电压；所述第二电容用于过滤所述三端稳压集成电路的输出电压。

在其中一个实施例中，所述方波触发模块包括：运算放大电路、rc充放电电路；所述rc充放电电路的输入端连接所述运算放大电路的输出端，所述rc充放电电路的输出端连接所述运算放大电路的第一输入端；所述运算放大电路的第二输入端连接稳态电压，所述运算放大电路的第三输入端连接所述模拟开关模块的第一输出端；

所述rc充放电电路交替充放电，控制所述运算放大电路的第一输入端和第二输入端交替更变为高电平的状态，所述运算放大器的输出端输出方波信号。

在其中一个实施例中，所述充放电电路包括：第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻和电容；所述第一电阻的一端连接所述第一二极管的阴极；所述第二电阻的一端连接所述第二二极管的阳极；所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端均连接所述运算放大电路的输出端；所述电容的一端连接所述第一二极管的阳极和第二二极管的阴极，所述电容的另一端接地。

在其中一个实施例中，所述单稳态触发模块包括：断路控制电路、第一跟随电路、第二跟随电路、第一与非电路和第二与非电路；所述断路控制电路的一输入端连接所述方波触发模块的输出端，所述断路控制电路的另一输入端接地，所述断路控制电路的第一输出端、第二输出端分别连接第一与非电路的第一输入端和第二与非电路的第一输入端；所述第一跟随电路的一端和第二跟随电路的一端均连接所述模拟开关模块的第二输出端；所述第一跟随电路的另一端和第二跟随电路的另一端分别连接第一与非电路的第一输入端和第二与非电路的第一输入端；所述第一与非电路的第二输入端连接所述第二与非电路的输出端；所述第二与非电路的第二输入端连接所述第一与非电路的输出端；所述第一与非电路的输出端连接所述示波器；

当所述断路控制电路的一输入端的电压大于预设电压阈值时，第一跟随电路导通，第二跟随电路不导通，所述第一与非电路输出高电位；当所述断路控制电路的一输入端的电压不大于预设电压阈值时，第一跟随电路不导通，第二跟随电路导通，所述第一与非电路输出低电位。

在其中一个实施例中，所述短路控制电路包括继电器；所述继电器的一输入端连接所述方波触发模块的输出端，所述继电器的另一输入端接地；所述继电器包括第一触点、第二触点和第三触点；所述第一触点接地，所述第二触点连接所述第一与非电路的第一输入端，所述第三触点连接所述第二与非电路的第一输入端；

当所述继电器的一输入端的电压大于预设电压阈值时，所述继电器导通，所述第一触点连接所述第二触点；当所述继电器的一输入端的电压不大于预设电压阈值时，所述继电器不导通，所述第一触点连接所述第三触点。

在其中一个实施例中，所述单稳态触发模块还包括三极管放大电路；所述三极管放大电路用于放大所述第一与非电路的输出电压，所述三极管放大电路的输出端用于连接示波器。

一种尖峰电压触发捕捉系统，包括示波器、上述所述的尖峰电压触发捕捉电路；所述尖峰电压触发捕捉电路检测到受试设备回路出现由于开关量引起的尖峰电压时，交替输出高低电平给示波器，所述示波器根据所述高低电平捕捉所述受试设备回路的尖峰电压。

上述技术方案，当检测到受试设备回路出现由于开关量引起的尖峰电压，分别为方波触发模块和单稳态触发模块输出第一电压信号和第二电压信号；所述第一电压信号用于使所述方波触发模块上电，所述方波触发模块上电后输出方波信号给单稳态触发模块；所述单稳态触发模块在所述方波信号以及所述第二电压信号的作用下交替输出高低电平给示波器，以触发示波器捕捉所述受试设备回路的尖峰电压。保证受试设备上电的瞬间与示波器触发信号的一致性，大大提高了尖峰电压的捕捉机率。

附图说明

图1为一实施例的尖峰电压触发捕捉电路的工作模块图；

图2为一实施例的模拟开关模块的电路原理图；

图3为一实施例的方波触发模块的电路原理图；

图4为一实施例的单稳态触发模块的电路原理图；

图5为一实施例的尖峰电压触发捕捉电路的电路原理图；

图6为一实施例的尖峰电压的捕捉效果图；

图7为一实施例的尖峰电压触发捕捉系统的工作模块图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为一实施例的尖峰电压触发捕捉电路的工作模块图，如图1所示，所述尖峰电压触发捕捉电路包括模拟开关模块102和脉冲触发模块103，所述脉冲触发模块103包括方波触发模块104和单稳态触发模块105。

所述模拟开关模块102的输入端用于连接受试设备101，所述模拟开关模块102的第一输出端连接所述方波触发模块104的输入端，所述模拟开关模块102的第二输出端连接所述单稳态触发模块105的第一输入端；所述方波触发模块104的输出端连接所述单稳态触发模块105的第二输入端；所述单稳态触发模块105的输出端用于连接示波器106。

其中，示波器106是一种电子测量仪器，在被测信号的作用下，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等。以下各个实施例中，主要利用示波器测试受试设备回路出现的尖峰电压。

所述模拟开关模块102用于检测受试设备101回路是否出现由于开关量引起的尖峰电压，若是，分别为方波触发模块104和单稳态触发模块105输出第一电压信号和第二电压信号；所述第一电压信号用于使所述方波触发模块104上电，所述方波触发模块104上电后输出方波信号给单稳态触发模块105；所述单稳态触发模块105在所述方波信号以及所述第二电压信号的作用下交替输出高低电平给示波器106，以触发示波器106捕捉所述受试设备101回路的尖峰电压。

其中，开关量指的是受试设备的开通或者关断；还可以是负载骤变。所述方波信号的周期与受试设备接入的交流电的周期相同，保证上述高低电平触发示波器信道时刻与受试设备上电瞬间的一致性，大大提高了测试捕捉尖峰电压的成功机率。

上述实施例，当检测到受试设备回路101出现由于开关量引起的尖峰电压，分别为方波触发模块104和单稳态触发模块105输出第一电压信号和第二电压信号；所述第一电压信号用于使所述方波触发模块104上电，所述方波触发模块104上电后输出方波信号给单稳态触发模块105；所述单稳态触发模块105在所述方波信号以及所述第二电压信号的作用下交替输出高低电平给示波器106，以触发示波器106捕捉所述受试设备101回路的尖峰电压。保证受试设备101上电的瞬间与示波器触发信号的一致性，大大提高了尖峰电压的捕捉机率。

图2为一实施例的模拟开关模块的电路原理图。

如图2所示，所述模拟开关模块102包括：电压检测电路20、第一稳压电路211、第二稳压电路212和电压比较电路22；所述电压检测电路20的输入端用于连接受试设备101，所述电压检测电路20的输出端连接所述第一稳压电路211的输入端和第二稳压电路212的输入端；所述第二稳压电路212的输出端v3连接所述单稳态触发模块105的第一输入端；所述第一稳压电路211的输出端连接所述电压比较电路22的一输入端，所述电压比较电路22的另一输入端接地；所述电压比较电路22的输出端v2连接所述方波触发模块104的输入端。

所述电压检测电路20用于检测受试设备101回路是否出现由于开关量引起的尖峰电压，若是，通过所述电压比较电路22为所述方波触发模块104输出第一电压信号v2，通过所述第二稳压电路为所述单稳态触发模块105输出第二电压信号v3。

在一实施例中，所述电压检测电路20包括变压器t1、整流桥d1；所述整流桥d1由4个二极管组成。所述变压器t1的输入端用于连接受试设备101，所述变压器t1的输出端连接所述整流桥d1的输入端，所述整流桥的输出端连接所述第一稳压电路211的输入端、第二稳压电路212的输入端；所述整流桥d1将所述变压器t1输出的交流电压整流为直流电输出。

在一实施例中，所述第一稳压电路211包括第一电容c1、第二电容c2和三端稳压集成电路u1；所述三端稳压集成电路u1的第一端和第二端分别连接所述第一电容c1的两端；所述三端稳压集成电路u1的第二端和第三端分别连接所述第二电容c2的两端；所述三端稳压集成电路u1的第一端连接所述整流桥d1的输出端，所述三端稳压集成电路u1的第三端连接所述电压比较电路22的一输入端，所述三端稳压集成电路u1的第二端接地。

所述第一电容c1用于过滤所述整流桥d1的输出电压；所述第二电容c2用于过滤所述三端稳压集成电路u1的输出电压。

在一实施例中，所述第二稳压电路212包括第三电容c3、第四电容c4和三端稳压集成电路u2；所述三端稳压集成电路u2的第一端和第二端分别连接所述第三电容c3的两端；所述三端稳压集成电路u2的第二端和第三端分别连接所述第四电容c4的两端；所述三端稳压集成电路u2的第一端连接所述整流桥d1的输出端，所述三端稳压集成电路u2的第三端v3连接所述单稳态触发模块105的第一输入端，所述三端稳压集成电路u1的第二端接地。

所述第三电容c3用于过滤所述整流桥d1的输出电压；所述第四电容c4用于过滤所述三端稳压集成电路u2的输出电压。所述第二稳压电路212为单稳态触发模块105提供第二电压信号v3。

在一实施例中，所述电压比较电路22主要由运算放大器a1组成，用于为方波触发模块104提供第一电压信号v2，触发所述方波触发模块104上电，以输出方波给单稳态触发模块105。

图3为一实施例的方波触发模块的电路原理图。

如图3所示，所述方波触发模块104包括运算放大电路31、rc充放电电路32；所述rc充放电电路32的输入端连接所述运算放大电路31的输出端，所述rc充放电电路32的输出端连接所述运算放大电路31的第一输入端；所述运算放大电路31的第二输入端连接稳态电压，所述运算放大电路的第三输入端连接所述模拟开关模块的第一输出端v2。

所述rc充放电电路32交替充放电，控制所述运算放大电路31的第一输入端和第二输入端交替更变为高电平的状态，所述运算放大器31的输出端输出方波信号v4。在所述方波信号v4以及所述第二电压信号v3的作用下，触发所述单稳态触发模块105交替输出高低电平给示波器106，以触发示波器106捕捉所述受试设备回路的尖峰电压。

在一实施例中，所述充放电电路32包括：第一二极管d2、第二二极管d3、第一电阻r5、第二电阻r6和电容c5；所述第一电阻r5的一端连接所述第一二极管d2的阴极；所述第二电阻r6的一端连接所述第二二极管d3的阳极；所述第一电阻r5的另一端和所述第二电阻r6的另一端均连接所述运算放大电路31的输出端；所述电容c5的一端连接所述第一二极管d2的阳极和第二二极管d3的阴极，所述电容c5的另一端接地。

所述运算放大电路31的第二输入端连接稳态电压，通过所述rc充放电电路32交替充放电，使所述运算放大电路31的第一输入端交替更变为高低电平；从而输出方波信号。

进一步地，所述方波信号的脉宽、占空比可通过调节电容c5及外围第一电阻r5、第二电阻r6进行变换，此时间周期也就是后级单稳态触发模块105激励示波器106外部触发端口的周期。可根据开关速率范围进行评估后，对元器件参数进行任意调节，具体实现时可将电容c5、第一电阻r5、第二电阻r6均选型为可调式元器件，进行触发周期及占空比变换，如需增大调节范围还可通过不同量级元器件并联方式进行参数调节。方波触发模块104向单稳态触发模块提供单次或周期触发指令，主要通过模拟开关模块104的电压比较电路22的输出端v2决定，其最终依据依然是受试设备自身的开通或关断速率。

在一实施例中，所述运算放大电路31包括运算放大器a2、电阻r2、电阻r3、电阻r4。所述运算放大电路31的第二输入端通过电阻r4接地，所述运算放大电路31的第二输入端通过电阻r3连接所述运算放大电路31的输出端，所述运算放大电路31的第二输入端通过电阻r2连接所述模拟开关模块102的第一输出端。所述运算放大电路31的第一输入端连接所述rc充放电电路32的输出端。在rc充放电电路32的作用下，所述运算放大电路31的第一输入端交替更变为高低电平，以及在所述运算放大电路31的第一输入端为稳态电压的作用下，输出方波信号。

图4为一实施例的单稳态触发模块的电路原理图。

如图4所示，所述单稳态触发模块105断路控制电路41、第一跟随电路42、第二跟随电路43、第一与非电路44和第二与非电路45；所述断路控制电路41的一输入端连接所述方波触发模块104的输出端，所述断路控制电路41的另一输入端接地，所述断路控制电路41的第一输出端、第二输出端分别连接第一与非电路44的第一输入端和第二与非电路45的第一输入端；所述第一跟随电路42的一端和第二跟随电路43的一端均连接所述模拟开关模块102的第二输出端v3；所述第一跟随电路42的另一端和第二跟随电路43的另一端分别连接第一与非电路44的第一输入端和第二与非电路45的第一输入端；所述第一与非电路44的第二输入端连接所述第二与非电路45的输出端；所述第二与非电路45的第二输入端连接所述第一与非电路44的输出端；所述第一与非电路44的输出端连接所述示波器106。

当所述断路控制电路41的一输入端的电压大于预设电压阈值时，比如零电压时，第一跟随电路42导通，第二跟随电路43不导通，所述第一与非电路44输出高电位；当所述断路控制电路41的一输入端的电压不大于预设电压阈值时，第一跟随电路42不导通，第二跟随电路43导通，所述第一与非电路44输出低电位。

在一实施例中，所述短路控制电路41包括继电器s；所述继电器s的一输入端连接所述方波触发模块104的输出端v4，所述继电器s的另一输入端接地；所述继电器s包括第一触点、第二触点和第三触点；所述第一触点接地，所述第二触点连接所述第一与非电路44的第一输入端，所述第三触点连接所述第二与非电路45的第一输入端。

当所述继电器s的一输入端的电压大于预设电压阈值时，所述继电器s导通，所述第一触点连接所述第二触点；即第一跟随电路42导通，第二跟随电路43不导通。当所述继电器s的一输入端的电压不大于预设电压阈值时，所述继电器s不导通，所述第一触点连接所述第三触点，即第一跟随电路42不导通，第二跟随电路43导通。

在一实施例中，所述第一跟随电路42包括电阻r7，与继电器s和电压v3构成一个完整的回路。所述第二跟随电路43包括电阻r8，与继电器s和电压v3构成一个完整的回路。所述第一与非电路44和第二与非电路45共同构成缓冲器，当第一与非电路44的第一输入端为低电平时，第二与非电路45的第一输入端为高电平时，所述第一与非电路44输出高电平；当第一与非电路44的第一输入端为高电平时，第二与非电路45的第一输入端为低电平时，所述第一与非电路44输出低电平。

当继电器s导通时，所述第一触点连接所述第二触点，第一跟随电路42导通，第二跟随电路43不导通，第一与非电路44的第一输入端为低电平，第二与非电路45的第一输入端为高电平，所述第一与非电路44输出高电平，即第二与非电路45的第二输入端为高电平，所述第二与非电路45输出低电平，即第一与非电路44的第二输入端为低电平，所以第一与非电路44输出高电平。当继电器s不导通时，所述第一触点连接所述第三触点，第一跟随电路42不导通，第二跟随电路43导通，第一与非电路44的第一输入端为高电平，第二与非电路45的第一输入端为低电平，所述第二与非电路45输出高电平，即第一与非电路44的第二输入端为高电平，所述第一与非电路44输出低电平，即第二与非电路45的第二输入端为低电平，所以第二与非电路45输出高电平。

进一步地，所述单稳态触发模块105还包括三极管放大电路；所述三极管放大电路用于放大所述第一与非电路44的输出电压，所述三极管放大电路的输出端用于连接示波器106。

图5为一实施例的尖峰电压触发捕捉电路的电路原理图。

如图5所示，所述尖峰电压触发捕捉电路包括模拟开关模块102、方波触发模块104和单稳态触发模块105。所述模拟开关模块102的输入端用于连接受试设备，所述模拟开关模块102的第一输出端v2连接所述方波触发模块104的输入端，所述模拟开关模块102的第二输出端v3连接所述单稳态触发模块105的第一输入端；所述方波触发模块的输出端v4连接所述单稳态触发模块105的第二输入端；所述单稳态触发模块105的输出端用于连接示波器。

上述实施例，所述模拟开关模块102用于检测受试设备回路是否出现由于开关量引起的尖峰电压，若是，分别为方波触发模块104和单稳态触发模块105输出第一电压信号v2和第二电压信号v3；所述第一电压信号v2用于使所述方波触发模块104上电，所述方波触发模块104上电后输出方波信号v4给单稳态触发模块105；所述单稳态触发模块105在所述方波信号v4以及所述第二电压信号v3的作用下交替输出高低电平给示波器，以触发示波器捕捉所述受试设备回路的尖峰电压。保证受试设备上电的瞬间与示波器触发信号的一致性，大大提高了尖峰电压的捕捉机率。

图6为一实施例的尖峰电压的捕捉效果图。

如图6所示，当确定电压变化为真实开关量时，模拟开关模块102输出激励脉冲，以触发脉冲触发模块103形成单稳态触发信号，从而对示波器进行外部触发，所述示波器对当下时刻进行单次触发捕获。其中从模拟开关模块102产生激励至外部触发信号到达示波器会存在同步响应延时，可通过电路设计及元器件特性选型控制在极短的时间内，保证不对测试结果形成影响。如果受试设备的开关量为周期性稳定信号，即受试设备自身的开关电平信号为高低交变状态，也可设置触发脉冲为同步周期触发，进行连续捕获，人工观察示波器捕捉到的图形。当确认捕捉到满意图形时，锁定示波器屏幕，进行截屏存储即可。对于单次触发及同步周期触发，所述尖峰电压触发捕捉电路均可实现自动触发，从而捕捉尖峰电压。

图7为一实施例的尖峰电压触发捕捉系统的工作模块图。

如图7所示，所述尖峰电压触发捕捉系统包括示波器106、图5所述的尖峰电压触发捕捉电路701。所述尖峰电压触发捕捉电路701检测到受试设备101回路出现由于开关量引起的尖峰电压时，交替输出高低电平给示波器106，所述示波器106根据所述高低电平捕捉所述受试设备101回路的尖峰电压。上述尖峰电压触发捕捉系统可以提高尖峰电压的捕捉机率。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、固件或它们的组合来实现。如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。