具有自动校准电路的探头、自动校准方法及示波器

技术领域

本发明涉及示波器信号处理技术领域，尤其涉及一种具有自动校准电路的探头、自动校准方法及示波器。

背景技术

随着示波器技术的高速发展，示波器在各领域上的使用也越来越频繁，同时也对于示波器的信号处理的准确性和处理成本也越来越重视。

特别是示波器连接探头后，由于探头与示波器匹配不好导致会导致用户对信号问题误判。传统方式下，用户在接上示波器探头时，将探头连接在方波信号上，用户使用螺丝刀等调节工具来调节探头上的可调电容来校准探头，以使探头与示波器匹配。

这样一方面，用户调节不方便，而且每个人的习惯不一样，校准出来的波形差强人意；另一方面，机械可调电容制造工艺差别较大，有时候不能满足探头的校准需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种具有自动校准电路的探头、自动校准方法及示波器，旨在解决如何提高示波器输入信号的准确率的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种具有自动校准电路的探头，所述具有自动校准电路的探头包括探棒电路、接头电路和主机模块，所述接头电路包含变容电路和限流保护电路;

所述探棒电路,用于接收被测信号，并与所述变容电路和所述主机模块连接；

所述变容电路，用于根据所述主机模块输出的调整参数调整内部电容，并与所述主机模块和所述限流保护电路连接，其中，所述调整参数为正电压和负电压；

所述限流保护电路，用于对所述内部电容进行限流保护。

可选地，所述变容电路包含第四电阻和变容二极管组，所述变容二极管组包括第一变容二极管组和第二变容二极管组，所述第四电阻的一端分别与所述探棒电路和所述主机模块的探棒端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第一变容二极管组的负极和所述第二变容二极管组的正极连接；

所述第一变容二极管组的正极依次与所述限流保护电路和所述主机模块的负电压端连接，所述第二变容二极管组的负极依次与所述限流保护电路和所述主机模块的正电压端连接。

可选地，所述变容二极管组为一个或者多个同向串联的变容二极管组成的电路，同向串联后的正极为所述变容二极管组的正极，同向串联后的负极为所述变容二极管组的负极，所述变容二极管，用于根据所述调整参数使所述变容二极管形成反偏，并依据所述反偏固定所述变容二极管的内部电容，并通过所述内部电容抵消所述被测信号变化导致的电容变化。

可选地，所述限流保护电路包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端与所述第一变容二极管组的正极连接，所述第六电阻的一端与第二变容二极管组的负极连接，所述第五电阻的另一端和所述第六电阻的另一端连接后接地。

可选地，所述限流保护电路包括第二电容和第三电容，所述第二电容的一端与所述第一变容二极管组的正极连接，所述第三电容的一端与第二变容二极管组的负极连接，所述第二电容的另一端和所述第三电容的另一端连接后接地。

可选地，所述探棒电路包括第一电容、探棒接点、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端并联连接之后与所述探棒接点连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端和所述第二电阻的第二端并联连接之后的连接点与所述接头电路连接。

可选地，所述探棒电路包括第三电阻，所述三电阻的一端与所述连接点连接，所述第三电阻的另一端分别与所述主机模块和所述变容电路连接，所述第三电阻，用于调节电路中的电路参数并通过所述电路参数控制所述被测信号的幅度大小一致。

此外，本申请还提供了一种自动校准方法，自动校准方法包括上述的具有自动校准电路的探头，所述自动校准方法的步骤，包括：

获取采集的信号；

检测所述信号是否与预设的标准匹配；

若所述信号与预设的标准不匹配，则确定所述信号的状态；

根据所述状态调节所述主机模块的正电压、负电压，所述变容电路中的第一变容二极管组的电容和第二变容二极管组的电容根据所述主机模块输出的正电压和负电压的变化而变化，得到改变后的校准电容；

执行所述获取采集的信号的步骤，直至所述信号与预设的标准匹配，并存储得到能够输出所述正电压的参数和能够输出所述负电压的参数。

可选地，所述信号为方波信号。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种示波器，所述示波器上存储有自动校准程序，所述自动校准程序被处理器执行时实现如上所述的自动校准方法的步骤。

本申请提供了一种具有自动校准电路的探头，该电路包括探棒电路、接头电路和主机模块，所述接头电路包含变容电路和限流保护电路;所述探棒电路,用于接收被测信号，并与所述变容电路和所述主机模块连接；所述变容电路，用于根据所述主机模块输出的调整参数调整内部电容，并与所述主机模块和所述限流保护电路连接，其中，所述调整参数为正电压和负电压；所述限流保护电路，用于对所述内部电容进行限流保护。通过接头电路中的变容电路对被测信号中的信号波动进行抵消以及可以主机模块内的调整参数调整内部电容的大小，并通过限流保护电路保护内部电容，从而避免了现有技术中示波器无法对被测信号进行校准的现象发生，通过接头电路中的变容电路对被测信号中的信号波动进行抵消进而可以保证示波器输入信号的准确率。

附图说明

图1为本发明具有自动校准电路的探头的结构示意图；

图2为本发明具有自动校准电路的探头的电路连接示意图；

图3为本发明自动校准装置示意图；

图4为本发明自动校准方法的技术方案流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种具有自动校准电路的探头，参照图1的具有自动校准电路的探头的结构示意图，具有自动校准电路的探头DL包括探棒电路10、接头电路20和主机模块30，所述接头电路20包含变容电路21和限流保护电路22;

所述探棒电路10,用于接收被测信号，并与所述变容电路21和所述主机模块30连接；

所述变容电路21，用于根据所述主机模块30输出的调整参数调整内部电容，并与所述主机模块30和所述限流保护电路22连接，其中，所述调整参数为正电压和负电压；

所述限流保护电路22，用于对所述内部电容进行限流保护。

在本实施例中，通过探棒电路10与接头电路20和主机模块30连接，进而使整个电路可以通过探棒电路10可以接收外部的被测信号，当外部被测信号经过探棒电路10时，就会通过内部的变容电路21对被测信号的波动进行处理，同时为了保证变容电路21内部元器件的使用安全性，还会通过限流保护电路22对变容电路21中的元器件进行分压，进而可以保护元器件的安全性，而且限流保护电路22中的分压器件的参数值对整个电路的影响不大，其中，被测信号是指示波器连接外部的输入信号，信号波动是指由于外界因素引起的信号波形波动的现象。整个电路改进不需要使用较多元器件，而且整个电路连接简单，故整个电路实现简单，在实现成本低的同时保证了对输入信号中的信号波动进行处理进而可以保证输入信号的准确性。

进一步地，在本申请具有自动校准电路的探头又一实施例中，参照图2，图2为具有自动校准电路的探头的电路连接示意图，所述变容电路21包含第四电阻R4和变容二极管组，所述变容二极管组包括第一变容二极管组D1和第二变容二极管组D2，所述第四电阻R4的一端分别与所述探棒电路10和所述主机模块30的探棒端S1连接，所述第四电阻R4的另一端分别与所述第一变容二极管组D1的负极和所述第二变容二极管组D2的正极连接；

所述变容二极管组D1的正极依次与所述限流保护电路22和所述主机模块30的负电压端S3连接，所述第二变容二极管组D2的负极依次与所述限流保护电路22和所述主机模块30的正电压端S2连接。

具体的，所述变容二极管组为一个或者多个同向串联的变容二极管组成的电路，同向串联后的正极为所述变容二极管组的正极，同向串联后的负极为所述变容二极管组的负极，所述变容二极管，用于根据所述调整参数使所述变容二极管形成反偏，并依据所述反偏固定所述变容二极管的内部电容，并通过所述内部电容抵消所述被测信号变化导致的电容变化。

具体的，所述限流保护电路22包括第五电阻R5和第六电阻R6，所述第五电阻R5的一端与所述第一变容二极管组D1的正极连接，所述第六电阻R6的一端与第二变容二极管组D2的负极连接，所述第五电阻R5的另一端和所述第六电阻R6的另一端连接后接地。

具体的，所述限流保护电路22包括第二电容C2和第三电容C3，所述第二电容C2的一端与所述第一变容二极管组D1的正极连接，所述第三电容C3的一端与第二变容二极管组D2的负极连接，所述第二电容C2的另一端和所述第三电容C3的另一端连接后接地。

具体的，所述探棒电路10包括第一电容C1、探棒接点J1、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端和所述第二电阻R2的第一端并联连接之后与所述探棒接点J1连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端和所述第二电阻R2的第二端并联连接之后的连接点与所述接头电路20连接。

具体的，所述探棒电路10包括第三电阻R3，所述三电阻R3的一端与所述连接点连接，所述第三电阻R3的另一端分别与所述主机模块30和所述变容电路21连接，所述第三电阻R3，用于调节电路中的电路参数并通过所述电路参数控制所述被测信号的幅度大小一致。

具体的，所述主机模块30为示波器SBQ。

在本实施例中，具有自动校准电路的探头DL中的变容电路21设置了两个反向设置的变容二极管组（第一变容二极管组D1和第二变容二极管组D2，），可以通过这两个变容二极管抵消外部信号波动；但由于两个变容二极管的特性（变容二极管的耐压只有几十伏），就会通过限流保护电路22中的第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2和第三电容C3对变容电路21中的变容二极管进行分压，进而保护变容电路21中的变容二极管。第五电阻R5和第六电阻R6是指两个1M电阻，在输入端接入大电压时可以分压保护变容二极管，示波器输出参考信号进行校准时也不会影响正常使用（1M电阻的负载对于示波器来说可以忽略不计），这里的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值为9M，第三电阻R3和第四电阻R4的阻值为100Ω，第五电阻R5和第六电阻R6的阻值为1M，剩余的第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的型号为104，根据实际电容型号可知104型号电容为0.1uf；最后，整个电路结构简单，使用的元器件少且成本低，因为整个电路需要使用的就是电阻、电容以及变容二极管都是属于简单元器件，故整个电路在制作成本上的使用元件成本不高，而且还可以实现对输入信号波形波动进行抵消的作用以及保护电路元器件的作用。

此外，本申请还提供了一种自动校准装置ZZ，自动校准装置ZZ包括上述具有自动校准电路的探头DL。

进一步的，在本申请装置一实施例中，参照图3，图3为自动校准装置示意图，所述自动校准装置ZZ包括电源接口模块00，所述电源接口模块00与所述示波模块40连接。

在本实施例中，具有自动校准电路的探头DL设置于自动校准装置ZZ，自动校准装置ZZ还设置了电源接口模块00，而电源接口模块00就是为示波模块40中的示波器进行供电，以保证示波器进行正常工作。

进一步的，在本申请装置一实施例中，参照图4，图4为自动校准方法的技术方案流程示意图，所述自动校准方法的步骤，包括：

步骤S10，获取采集的信号；

步骤S20，检测所述信号是否与预设的标准匹配；

步骤S30，若所述信号与预设的标准不匹配，则确定所述信号的状态；

在本实施例中，所述信号可以为方波信号或者其他信号，在采集方波信号之前，会将具有自动校准电路的探头连接到主机模块，并接入方波信号之后由主机模块采集方波信号。主机模块可以是示波器SBQ，主机模块会获取采集的方波信号，并检测方波信号是否与预设的标准匹配，也就是示波器进入调节模式时，就会自身去确认采集的方波信号是否与预设的标准匹配，方波信号是指具有正负电平和标准脉宽的信号，标准是指需要显示的标准方波信号或者其他自定义的标准。当两者匹配时，就不会对第一变容二极管组和第二变容二极管组进行调节，同时保存此时两变容二极管之间的电容和为电容定值。反之当两者不匹配时，就会对第一变容二极管组和第二变容二极管组进行调节，这里的调节方式是确定方波信号的状态进而调节对应的探头输入电压，而传统的调节方式是手动调节探头上的机械可变电容，进而观测方波信号是否符合要求。本方案则是确定对应的探头输入电压，这里会提前定义一个方波信号与探头输入电压对应关系，探头输入电压是指是指示波器正电压端S2和负电压端S3对应的输入电压，例如方波信息为5V，对应的探头输入电压为1.5V时就可以将方波信号调节至与标准方波信号匹配，进而通过本方案的自动调节不仅增加了调节的智能性，而且还保证了调节的准确率。

步骤S40，根据所述状态调节所述主机模块的正电压、负电压，所述变容电路中的第一变容二极管组的电容和第二变容二极管组的电容根据所述主机模块输出的正电压和负电压的变化而变化，得到改变后的校准电容；

步骤S50，执行所述获取采集的信号的步骤，直至所述信号与预设的标准匹配，并存储得到能够输出所述正电压的参数和能够输出所述负电压的参数。

在本实施例中，通过状态调节主机模块的正电压、负电压，是指经由示波器正电压端S2和负电压端S3的电压，会导致变容二极管反偏，进而产生电容，S2和S3电压的大小不同，使反偏电压不同其电容容值不同，从而使方波的形态变化。调节电容是指方波信号符合要求对应的两个变容二极管对应的电容，并将两个变容二极管的电容值和进行保存为电容定值，还会执行所述获取采集的方波信号的步骤，直到方波信号与预设的标准信号匹配完成整个调节过程。最终经过调节之后进入工作模式，就可以通过第一变容二极管组和所述第二变容二极管组两者的校准电容对所述输入信号中的信号波动进行抵消，以实现自动校准所述输入信号，进而可以保证输入信号的准确性。其中，所述第一变容二极管组和所述第二变容二极管组根据所述校准电容对所述被测信号中的信号波动进行抵消，以实现自动校准所述输入信号的步骤之后，包括：

步骤C31，确定所述被测信号对应的电压值，并检测所述电压值是否发生变化；

步骤C32，若所述电压值发生变化，则确定所述第一变容二极管组对应的第一电容值，并检测所述第一电容值是否增大；

在本实施例中，示波器内部会在工作模式实时获取被测信号对应的电压值，同时检测电压值是否发送变化，当电压值未发生变化时就会进行实时监测，电压值是指输入对应的电压数值。当电压值发生变化时，就会检测第一变容二极管组对应的第一电容值是否发生变化，主要检测第一电容值是否受到电压值影响变大或者变小，这里也可以检测第二变容二极管组对应的第二电容值是否发生变化，或者是同时检测两个电容值是否变大或者变小。

步骤C33，若所述第一电容值增大，则调节所述第二变容二极管组对应的第二电容值，使所述第一电容值和所述第二电容值的和为预设定值。

在本实施例中，当第一电容值增大，就会根据第一电容值增大这样情况调节第二变容二极管组对应的第二电容值，这里的调节方式主要是确定第一电容值，并提取最近存储的电容定值，并将电容定值减去第一电容值得到减数值，并将第二变容二极管组对应的第二电容值自动调节为与减数值相等的值。也就是说，在对变容二极管进行调节模式确定之后就会在之后的工作过程中，无论输入信号怎么变化，都会使两个变容二极管的电容和动态平衡，这里也可以使用四个或者六个等双数变容二极管进行实现动态平衡，进而可以保证对信号校准的准确性，不会因为输入信号变化进而影响校准的准确性。

本发明还提供一种示波器。

本发明示波器上存储有自动校准程序,所述示波器可以是具有自动校准电路的探头中的主机模块，所述自动校准程序被处理器执行时实现如上所述的自动校准方法的步骤。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。