示波器及其电源探头频率响应补偿方法与流程

本技术涉及示波器，具体涉及一种示波器及其电源探头频率响应补偿方法。

背景技术：

1、示波器在测量电源电压时，通常会采用电源探头进行测量。一般情况下，电源探头具有低频输入阻抗高、高频输入阻抗低、噪声低、测量带宽高等特点。如图1所示，图1示出了电源和电源探头的等效阻抗模型，由于电源到地有很大的滤波电容、旁路电容，因此电源可以看作一个输出阻抗很低的信号源，在电源的等效阻抗模型中，vac是交流信号源，vdc是直流信号源，zout是电源的输出阻抗；在电源探头的等效阻抗模型中，zfl是低频阻抗，zfh是高频阻抗，c1是隔直电容，其中zfh一般为50ω，而zfl远大于zfh，因此在高频段，电源探头的高频输入阻抗可以认为是zfh。

2、由于电源的输出阻抗zout（一般小于1ω）比电源探头的高频输入阻抗zfh（一般是50ω）小很多，而且电源的测量点和电源探头之间还要经过一根较长的同轴线缆，同轴线缆具有源端102a和终端102b，源端102a用于连接电源的测量点，终端102b用于连接电源探头的测量接口，源端102a的阻抗为电源的输出阻抗zout，终端102b的阻抗z0与电源探头的高频输入阻抗zfh相等，如前述，由于zout比zfh小很多，使得同轴线缆的源端102a和终端102b之间的阻抗不匹配，且经过一段长长的同轴线缆，在高频段（大于300mhz）会形成严重的信号反射，如图2所示，图2示出了电源探头（包含同轴线缆）的频率响应曲线，可以看出，被测信号的幅度严重失真，导致测量结果不准确，并且被测信号的幅度失真随频率变化，具有不确定性。

3、目前为了改善信号反射问题，在电源探头的输入端增加一个源阻抗补偿匹配模块，如图3所示，虽然可以改善信号反射的问题，但又引入了高低频信号的增益不一致的问题，如图4所示，高频段信号的增益会被衰减6db。

技术实现思路

1、本技术提供一种示波器及其电源探头频率响应补偿方法，能够改善高低频信号增益不一致的问题。

2、根据第一方面，一种实施例中提供一种示波器，包括：

3、示波器通道，用于对每个通道输入的电源电压信号进行数据采集；所述电源电压信号由与所述示波器相匹配的电源探头对被测电源进行采集得到；

4、数据处理模块，用于对所采集的电源电压信号进行处理，得到第一信号；所述第一信号包括具有第一频段的交流信号和/或具有第二频段的交流信号，所述第一频段大于第二频段；其中，所述第一频段属于高频段，所述第二频段属于低频段；

5、数字补偿模块，用于对所述第一信号中具有第一频段的交流信号进行增益补偿，得到第二信号，所述第二信号中具有第一频段的交流信号的增益与具有第二频段的交流信号的增益相匹配；

6、波形映射模块，用于将所述第二信号转换为用于显示在显示界面的波形图像数据。

7、一种实施例中，所述数字补偿模块包括：

8、数字高通滤波器，用于对所述第一信号进行数字高通滤波处理，得到第三信号；所述第三信号与所述第一信号具有相位延迟；

9、相位补偿单元，用于对所述第一信号进行相位延迟处理，得到第四信号；所述第四信号与所述第三信号具有相同的相位；

10、加法器，用于对所述第三信号和所述第四信号进行相加，得到所述第二信号。

11、一种实施例中，还包括：处理器；所述处理器用于：

12、获取所述电源探头的频率响应曲线数据和所述示波器通道的频率响应曲线数据；其中，所述电源探头的频率响应曲线数据预存在所述电源探头中，所述示波器通道的频率响应曲线数据预存在所述示波器中；

13、根据所述电源探头的频率响应曲线数据和所述示波器通道的频率响应曲线数据，确定所述数字高通滤波器的参数，并基于所述数字高通滤波器的参数对所述数字高通滤波器进行参数配置；

14、基于所述数字高通滤波器的参数，确定所述数字滤波器的相位延迟值，并基于所述相位延迟值对所述相位补偿单元进行相位延迟配置。

15、一种实施例中，所述数据处理模块包括：

16、模数转换器，用于对所采集的电源电压信号进行模数转换，得到数字电源电压信号；

17、数据预处理单元，用于对所述数字电源电压信号进行预处理，得到第一信号。

18、一种实施例中，还包括：

19、电源探头，用于获取被测电源的电源电压信号。

20、根据第二方面，一种实施例中提供一种示波器的电源探头频率响应补偿方法，包括：

21、对每个通道输入的电源电压信号进行数据采集；所述电源电压信号由与所述示波器相匹配的电源探头对被测电源进行采集得到；

22、对所采集的电源电压信号进行处理，得到第一信号；所述第一信号包括具有第一频段的交流信号和/或具有第二频段的交流信号，所述第一频段大于第二频段；其中，所述第一频段属于高频段，所述第二频段属于低频段；

23、对所述第一信号中具有第一频段的交流信号进行增益补偿，得到第二信号，所述第二信号中具有第一频段的交流信号的增益与具有第二频段的交流信号的增益相匹配；

24、将所述第二信号转换为用于显示在显示界面的波形图像数据。

25、在一种实施例中，所述对所述第一信号中具有第一频段的交流信号进行增益补偿，得到第二信号包括：

26、对所述第一信号进行数字高通滤波处理，得到第三信号；所述第三信号与所述第一信号具有相位延迟；

27、对所述第一信号进行相位延迟处理，得到第四信号；所述第四信号与所述第三信号具有相同的相位；

28、对所述第三信号和所述第四信号进行相加，得到所述第二信号。

29、在一种实施例中，所述对所述第一信号进行数字高通滤波处理，得到第三信号包括：

30、获取所述电源探头的频率响应曲线数据和所述示波器中示波器通道的频率响应曲线数据；其中，所述电源探头的频率响应曲线数据预存在所述电源探头中，所述示波器通道的频率响应曲线数据预存在所述示波器中；

31、根据所述电源探头的频率响应曲线数据和所述示波器通道的频率响应曲线数据，确定数字高通滤波函数的参数，继而确定所述数字高通滤波函数；

32、基于所述数字高通滤波函数，对所述第一信号进行数字高通滤波处理。

33、在一种实施例中，所述对所述第一信号进行相位延迟处理，得到第四信号包括：

34、基于所述数字高通滤波函数的参数，确定所述第三信号与所述第一信号之间的相位延迟值，并基于所述相位延迟值对所述第一信号进行相位延迟处理。

35、在一种实施例中，所述对所采集的电源电压信号进行处理，得到第一信号包括：

36、对所采集的电源电压信号进行模数转换，得到数字电源电压信号；

37、对所述数字电源电压信号进行预处理，得到第一信号。

38、依据上述实施例的示波器及其电源探头频率响应补偿方法，在示波器内部加入了数字补偿模块，数字补偿模块能够对所采集的电源电压信号中具有第一频段的交流信号进行增益补偿，得到第二信号，以使第二信号中具有第一频段的交流信号的增益与具有第二频段的交流信号的增益相匹配，继而改善高低频信号增益不一致的问题。