高精度参考信号源输出装置的制作方法

1.本技术涉及示波器技术领域，特别涉及一种高精度参考信号源输出装置。


背景技术：

2.如今数字示波器越来越普及，单个示波器所承载的功能越来越多。随着现代数字示波器垂直测量精度地提高，数字示波器从传统的用来测量信号的频率、上升和下降时间等扩展到越来越多地被当做万用表、频谱仪等使用。示波器探头作为示波器测量信号的重要附件，其测量精度及定期校准的需求就更加突显。
3.为了对探头进行校正，示波器一般都会自带参考信号源输出。在相关技术中，传统参考信号源输出频率为1khz，幅值为3v。由于参考信号源频率较低，参考信号源输出大多采用fpga输出3.3v电平，再采用电阻分压的方式获得3v的电平。受电源电压波动以及fpga管脚最大可输出电平值的影响，参考信号源电压精度较低，一般在精度在5％左右，该精度已经不能满足对探头高精度校准的需求。
4.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.鉴于以上技术问题中的至少一项，本技术提供一种高精度参考信号源输出装置，解决了传统参考信号源输出频率为1khz，幅值为3v，电压精度一般在5％左右，该精度已经不能满足对探头高精度校准的需求的问题。
6.本技术实施例提供一种高精度参考信号源输出装置，包括：
7.信号参考源输入端及信号参考源输出端；
8.电平转换电路，包括第一开关单元、第二开关单元及输出单元，第一开关单元的第一端与信号参考源输入端连接，第二开关单元的第一端与第一开关单元的第二端连接，第二开关单元的第二端连接于第一中间节点，输出单元的第一端与第一中间节点连接；
9.稳压电路，稳压电路的第一端与第一中间节点连接，该稳压电路的第二端与信号参考源输出端连接。
10.本技术实施例具有如下技术效果：本输出装置电路结构简单，输出精度高，通过电平转换电路与稳压电路相互配合，实现参考信号源输出信号电压稳定到设定的电压值。
11.在一种实现方式中，第一开关单元与第二开关单元同时截止或导通。
12.在一种实现方式中，稳压电路包括电压参考单元、第一偏置单元、第二偏置单元、第二中间节点、第三中间节点及第四中间节点，电压参考单元的第一端通过第二中间节点与第一中间节点连接，电压参考单元的第二端与第四中间节点连接，第一偏置单元的第一端与第三中间节点连接，第一偏置单元的第二端与第四中间节点连接，第二偏置单元的第一端与第四中间节点连接，第二偏置单元的第二端与电压参考单元的第三端连接，第二中间节点、第三中间节点、信号参考源输出端依次连接。
13.在一种实现方式中，第一开关单元为第一三极管，第二开关单元为第二三极管。
14.在一种实现方式中，第一三极管为npn型三极管，第二三极管为pnp型三极管。
15.在一种实现方式中，电压参考单元为电压参考源。
16.下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本技术实施例提供的高精度参考信号源输出装置的结构图；
19.图2是本技术实施例提供的电平转换电路的连接结构图；
20.图3是本技术实施例提供的稳压电路的连接结构图；
21.图4是本技术实施例提供的高精度参考信号源输出装置的电路图；
具体实施方式
22.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
23.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
24.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
25.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
26.如今数字示波器越来越普及，单个示波器所承载的功能越来越多。随着现代数字示波器垂直测量精度地提高，数字示波器从传统的用来测量信号的频率、上升和下降时间等扩展到越来越多地被当做万用表、频谱仪等使用。示波器探头作为示波器测量信号的重要附件，其测量精度及定期校准的需求就更加突显。
27.为了对探头进行校正，示波器一般都会自带参考信号源输出。在相关技术中，传统参考信号源输出频率为1khz，幅值为3v。由于参考信号源频率较低，参考信号源输出大多采
用fpga输出3.3v电平，再采用电阻分压的方式获得3v的电平。受电源电压波动以及fpga管脚最大可输出电平值的影响，参考信号源电压精度较低，一般在精度在5％左右，该精度已经不能满足对探头高精度校准的需求。本输出装置电路结构简单，输出精度高，通过电平转换电路与稳压电路相互配合，实现参考信号源输出信号电压稳定到设定的电压值。
28.请参见图1、图2、图3及图4，其中，图1是本技术实施例提供的高精度参考信号源输出装置的结构图；图2是本技术实施例提供的电平转换电路的连接结构图；图3是本技术实施例提供的稳压电路的连接结构图；图4是本技术实施例提供的高精度参考信号源输出装置的电路图；本技术实施例提供一种高精度参考信号源输出装置，包括：信号参考源输入端a1、信号参考源输出端a2、电平转换电路100、稳压电路200。
29.如图1及图2所示，信号参考源输入端a1及信号参考源输出端a2；
30.电平转换电路100，包括第一开关单元110、第二开关单元120及输出单元130，第一开关单元110的第一端111与信号参考源输入端a1连接，第二开关单元120的第一端121与第一开关单元110的第二端112连接，第二开关单元120的第二端122连接于第一中间节点b1，输出单元130的第一端131与第一中间节点b1连接；
31.稳压电路200，稳压电路200的第一端与第一中间节点b1连接，该稳压电路200的第二端与信号参考源输出端a2连接。
32.在电平转换电路100中，第二开关单元120的第三端123与正向电源端连接，该正向电源端的电压为5v。
33.可选地，第一开关单元110可以包括三极管，第二开关单元120可以包括三极管，输出单元130可以包括电阻。
34.当信号参考源输入端a1输入低电平时，第一开关单元110、第二开关单元120均截止，输出单元130上的电压为0v。当信号参考源输入端a1输入高电平时，第一开关单元110、第二开关单元120均饱和导通，输出单元130上的电压约等于正向电源端的电压。
35.示例性的，信号参考源输入端a1采用fpga输出3.3v电平，频率为1khz。当信号参考源输入端a1输入低电平时，输出单元130上的电压为0v。当信号参考源输入端a1输入高电平3.3v时，输出单元130上的电压为5v。
36.在一些示例中，如图1至图4所示，第一开关单元110与第二开关单元120同时截止或导通。
37.在一些示例中，如图1至图4所示，第一开关单元110为第一三极管q1，第二开关单元120为第二三极管q2。输出单元130为第四电阻r4。第一三极管q1为npn型三极管，第二三极管q2为pnp型三极管。
38.在一些示例中，如图1至图4所示，稳压电路200包括电压参考单元210、第一偏置单元220、第二偏置单元230、第二中间节点b2、第三中间节点b3及第四中间节点b4，电压参考单元210的第一端211通过第二中间节点b2与第一中间节点b1连接，电压参考单元210的第二端212与第四中间节点b4连接，第一偏置单元220的第一端221与第三中间节点b3连接，第一偏置单元220的第二端222与第四中间节点b4连接，第二偏置单元230的第一端231与第四中间节点b4连接，第二偏置单元230的第二端232与电压参考单元210的第三端213连接，第二中间节点b2、第三中间节点b3、信号参考源输出端a2依次连接。
39.在稳压电路200中，通过电压参考单元210、第一偏置单元220及第二偏置单元230
的共同作用，实现参考信号源输出信号电压稳定到设定的电压值，具有参考信号源输出精度高、电路简单的优点。
40.可选地，电压参考单元210可以包括电压参考源。第一偏置单元220可以包括电阻，第二偏置单元230可以包括电阻。
41.在一些示例中，如图1至图4所示，电压参考单元210为电压参考源u1。第一偏置单元220为第六电阻r6，第二偏置单元230为第七电阻r7。其中，电压参考源u1的信号为tl4051a、精度为0.1％，电压参考源u1的参考电压为1.212v，第六电阻r6的阻值为12.2kω、精度为0.1％，第七电阻r7的阻值为18kω、精度为0.1％。
42.示例性的，经电压参考源u1稳压后信号参考源输出端a2的输出电压为:
[0043][0044]
当电压参考源u1与第七电阻r7正偏、第六电阻r6负偏时，信号参考源输出端a2的最大输出电压：
[0045][0046]
当信号参考源输出端a2电压最大时，信号参考源输出端a2的输出电压精度为：
[0047][0048]
当电压参考源u1与第七电阻r7负偏、第六电阻r6正偏时，信号参考源输出端a2的最小输出电压：
[0049][0050]
当信号参考源输出端a2电压最小时，信号参考源输出端a2的输出电压精度为：
[0051][0052]
由此可知，稳压电路200可使信号参考源输出端a2的精度达到超过0.5％的精度。
[0053]
以上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。
[0054]
以上，仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围内。

技术特征：
1.一种高精度参考信号源输出装置，其特征在于，包括：信号参考源输入端及信号参考源输出端；电平转换电路，包括第一开关单元、第二开关单元及输出单元，所述第一开关单元的第一端与所述信号参考源输入端连接，所述第二开关单元的第一端与所述第一开关单元的第二端连接，所述第二开关单元的第二端连接于第一中间节点，所述输出单元的第一端与所述第一中间节点连接；稳压电路，所述稳压电路的第一端与所述第一中间节点连接，该稳压电路的第二端与所述信号参考源输出端连接。2.根据权利要求1所述的高精度参考信号源输出装置，其特征在于，所述第一开关单元与所述第二开关单元同时截止或导通。3.根据权利要求1所述的高精度参考信号源输出装置，其特征在于，所述稳压电路包括电压参考单元、第一偏置单元、第二偏置单元、第二中间节点、第三中间节点及第四中间节点，所述电压参考单元的第一端通过所述第二中间节点与所述第一中间节点连接，所述电压参考单元的第二端与所述第四中间节点连接，所述第一偏置单元的第一端与所述第三中间节点连接，所述第一偏置单元的第二端与所述第四中间节点连接，所述第二偏置单元的第一端与所述第四中间节点连接，所述第二偏置单元的第二端与所述电压参考单元的第三端连接，所述第二中间节点、第三中间节点、信号参考源输出端依次连接。4.根据权利要求1所述的高精度参考信号源输出装置，其特征在于，所述第一开关单元为第一三极管，所述第二开关单元为第二三极管。5.根据权利要求4所述的高精度参考信号源输出装置，其特征在于，所述第一三极管为npn型三极管，所述第二三极管为pnp型三极管。6.根据权利要求3所述的高精度参考信号源输出装置，其特征在于，所述电压参考单元为电压参考源。

技术总结
本实用新型属于示波器技术领域，尤其涉及一种高精度参考信号源输出装置，包括：信号参考源输入端及信号参考源输出端；电平转换电路，包括第一开关单元、第二开关单元及输出单元，第一开关单元的第一端与信号参考源输入端连接，第二开关单元的第一端与第一开关单元的第二端连接，第二开关单元的第二端连接于第一中间节点，输出单元的第一端与第一中间节点连接；稳压电路，稳压电路的第一端与第一中间节点连接，该稳压电路的第二端与信号参考源输出端连接。本输出装置电路结构简单，输出精度高，通过电平转换电路与稳压电路相互配合，实现参考信号源输出信号电压稳定到设定的电压值。考信号源输出信号电压稳定到设定的电压值。考信号源输出信号电压稳定到设定的电压值。


技术研发人员：吴洋 黄强 洪少林
受保护的技术使用者：优利德科技（中国）股份有限公司
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/8/13