一种电源探头和测量设备的制作方法

本技术涉及测试设备的探头，具体涉及一种电源探头和测量设备。

背景技术：

1、测量设备在测量电源电压时，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、本技术提供一种电源探头和测量设备，能够改善高低频信号增益不一致的问题。

2、根据本技术的一方面，一种实施例中提供一种电源探头，用于测量设备，包括：

3、电源探头主体模块，用于获取被测电源的电源电压信号，并输出所述电源电压信号对应的第一信号，其中，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；

4、高频补偿模块，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，以使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，输出测量信号至所述测量设备。

5、在一种实施例中，所述高频补偿模块包括：

6、高通滤波器电路，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，输出第二信号；

7、反相电路，用于对所述第二信号进行反相，输出所述测量信号。

8、在一种实施例中，所述高通滤波器电路包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1和运算放大器u1；

9、所述电阻r1的一端用于接收第一信号，所述电阻r1的另一端连接所述电阻r2的一端，所述电阻r2的另一端连接所述运算放大器u1的负相输入端，所述电容c1连接于所述电阻r2的两端，所述电阻r3连接于所述运算放大器u1的负相输入端和所述运算放大器u1的输出端之间，所述运算放大器u1的正相输入端连接地；所述运算放大器u1的输出端用于输出所述第二信号。

10、在一种实施例中，所述电阻r1的阻值设置为与所述测量设备的输入阻抗相等。

11、在一种实施例中，所述第二信号通过以下表达式得到：

12、v2＝f*vin

13、其中，v2表示第二信号对应的电压，vin表示第一信号对应的电压；

14、f表示所述高通滤波器电路的传递函数，f＝r3/(r1+r2||xc1)，xc1表示电容c1的容抗，xc11＝1/(2πf*c1)，f为第一信号的频率。

15、在一种实施例中，所述反相电路包括：电阻r4、电阻r5、电阻r6和运算放大器u2；

16、所述电阻r4的一端用于接收所述第二信号，所述电阻r4的另一端连接所述运算放大器u2的负相输入端，所述运算放大器u2的正相输入端连接地，所述电阻r5连接于所述运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述运算放大器u2的输出端连接所述电阻r6的一端，所述电阻r6的另一端用于输出所述测量信号。

17、在一种实施例中，所述测量信号通过以下表达式得到：

18、vo＝v2*(r5/r4)

19、其中，vo表示测量信号对应的电压，v2表示第二信号对应的电压。

20、在一种实施例中，所述电源探头主体模块包括：

21、同轴线缆，具有源端和终端，所述同轴线缆的源端用于获取被测电源的电源电压信号，所述同轴线缆的终端用于输出获取的所述电源电压信号；

22、高频信号获取模块，用于对所述同轴线缆的终端输出的所述电源电压信号中具有第一频段的交流信号进行提取，得到高频信号，所述高频信号为所述具有第一频段的交流信号；所述电源电压信号包括所述具有第一频段的交流信号、具有第二频段的交流信号和直流信号；

23、低频信号获取模块，用于对输入的所述电源电压信号中所述具有第二频段的交流信号和直流信号进行提取，并获取第一偏置电压信号，利用所述第一偏置电压信号对所述电源电压信号中的直流信号进行至少部分抵消，得到低频信号，所述低频信号包括具有第二频段的交流信号和未抵消的部分直流信号；

24、低频信号增益补偿模块，用于获取所述低频信号，并对所述低频信号的增益进行补偿，以使补偿后的所述低频信号的增益与所述高频信号的增益相匹配；

25、高低频交汇模块，用于对所述高频信号和增益补偿后的所述低频信号进行汇合，输出第一信号至所述高频补偿模块；

26、源阻抗补偿匹配模块，连接于所述同轴线缆的源端和所述被测电源之间，用于补偿所述同轴线缆的源端阻抗，以使所述同轴线缆的源端阻抗和所述同轴线缆的终端阻抗相匹配；

27、偏置电压提供模块，用于接收所述测量设备输出的第二偏置电压信号，根据所述第二偏置电压信号，生成所述第一偏置电压信号；其中，所述第二偏置电压信号的大小与所述电源电压信号的大小相关。

28、在一种实施例中，所述测量设备为示波器。

29、根据本技术的一方面，一种实施例中提供一种测量设备，包括:

30、电源探头，所述电源探头为如上述任一项实施例所述的电源探头，用于获取被测电源的电源电压；

31、信号输入通道，用于接收所述电源探头获取的所述电源电压，并对所述电源电压进行测量。

32、依据上述实施例的电源探头和测量设备，由于源阻抗补偿匹配模块的加入，引入了被测信号中高频段信号的增益和低频段信号的增益不一致的问题，为此，本技术提供的电源探头加入了高频补偿模块，能够对高频信号进行增益补偿，使得高频信号的增益与低频信号的增益相匹配。