专利名称：欠采样混频电路的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及信号混频技术领域，特别是一种用欠采样的原理将高频信号混频 到低频信号的混频电路。
背景技术：
在高频测试电路中，从信号发生器产生的高频信号加载到待测元件上之后产生的 测试信号仍然为高频信号，对这些高频信号进行数字化处理的时候，往往因为采样芯片采 样频率较低无法满足要求，而导致无法对待测元件进行准确的检测，如果选择采样频率高 的采样芯片，成本会很高，而且需要配置相应的高性能的处理芯片，最终导致成本极高或者 是根本无法实现对待测元件的检测。
发明内容本实用新型的目的在于针对背景技术中所述的现有的高频测试电路中现有的采 样芯片的采样频率较低，无法满足高频测试电路的需要的问题，提供一种欠采样混频电路。实现本实用新型的技术方案如下一种欠采样混频电路，其特征在于其包括采样控制信号发生器、第一级欠采样 电路、第二级欠采样电路以及带通滤波器，采样控制信号发生器的第一输出端连接第一级 欠采样电路的控制信号输入端，采样控制信号发生器的第二输出端连接第二级欠采样电路 的控制信号输入端，第一级欠采样电路的信号输出端与第二级欠采样电路的信号输入端连 接，第二级欠采样电路的信号输出端连接带通滤波器。所述的采样控制信号发生器包括采样频率输入端、D触发器、或门以及非门，所述 的采样频率输入端与D触发器的CLK端、第一或门和第二或门的输入端连接，D触发器的输 出端Q端连接第一或门的输入端^端连接第二或门的输入端以及D触发器的D端，D触发 器的CLR端和ra端连接电源，第一或门的输出端连接第一非门，第二或门的输出端连接第 二非门，第一或门的输出端为第二级采样电路的正控制信号输入端，第一非门的输出端为 第二级采样电路的负控制信号的输入端，第二或门的输出端为第一级采样电路的正控制信 号输入端，第二非门的输出端为第一级采样电路的负控制信号的输入端。所述的第一级采样电路的正控制信号输入端与第一场效应管、第三场效应管以及 第四场效应管的栅极连接，第一场效应管的源极连接待采样信号，第一场效应管的漏极连 接第一运放的正输入端和第一电阻，第一电阻另一端接地，第一运放的输出端通过第二电 阻连接第一运放的负输入端，第一运放输出端通过第三电阻连接第二场效应管的漏极，第 二场效应管的栅极连接第一级采样电路的负控制信号输入端，第二场效应管的源极接地， 第三电阻与第三场效应管的源极连接，第三场效应管的漏极连接第二运放的负输入端，第 四场效应管的漏极接地，第四场效应管的源极连接第二运放的正输入端，第二运放的输出 端为第一级欠采样电路的信号输出端，第四场效应管的源极和漏极之间连接有第一电容， 第二运放的负输入端与输出端之间连接有第二电容，第二运放的输出端通过第四电阻与第二场效应管的漏极连接。所述第一级欠采样电路的信号输出端为第二级欠采样电路的信号输入端，第二极 采样电路的信号输入端连接第五场效应管的源极，第二极采样电路的正控制信号输入端连 接第五场效应管、第七场效应管以及第八场效应管的栅极，第五场效应管的漏极通过第五 电阻连接第六场效应管的漏极，第六场效应管的栅极连接第二极采样电路的负控制信号输 入端，第六场效应管的源极接地，第六场效应管的漏极连接第七场效应管的源极，第七场效 应管的源极与第三运放的负输入端连接，第八场效应管的源极连接第三运放的正输入端， 第八场效应管的漏极接地，第八场效应管的源极与漏极之间连接有第三电容，第三运放的 输出端通过第三电容连接第三运放的负输入端，第三运放的输出端通过第六电阻连接第六 场效应管的漏极，第三运放的输出端为第二级欠采样电路的信号输出端。本实用新型与现有的技术相比具有的有益效果在于因为本实用新型的欠采样混 频电路中设置有采样控制信号发生器、第一级欠采样电路、第二极欠采样电路以及带通滤 波器，根据奈奎斯特定理时间连续信号转换成离散信号时，在一个周期内的采样次数要 多于两次，如果采样次数不够，将无法恢复丢失的信号。欠采样后的波形频率会发生变化， 但是，如果对电流和电压两信号同步采样的话，生成的两个波形的相对幅度和相位不变，因 此，通过欠采样获得的波形仍然能够保证元件测试所需的参量不变，进而保证元件检测的 精确性。第一级欠采样电路的采样控制信号fsl为高电平、nfsl为低电平时，第一场效应 管、第三场效应管、第四场效应管导通，第二场效应管截止，第一运放完成跟随功能，第二运 放完成反向功能，整个第一级欠采样电路可以一比一反向跟随输入信号的变化，当采样控 制信号fsl为低电平、nfsl为高电平时，第一场效应管、第三场效应管、第四场效应管截止， 第二场效应管导通，第二运放完成保持功能，整个第一级欠采样电路进入保持状态。因为 第一级采样电路的采样的孔径时间很长，导致采样到的波形里面采样阶段有很多原来的信 号波形，因此需要通过第二级采样电路把这部分波形去掉，第二级欠采样电路的采样控制 信号fs2为高电平、nfs2为低电平时，第五场效应管、第七场效应管和第八场效应管导通， 第六场效应管截止，第三运放完成反向一比一放大的作用，当采样控制信号fs2为低电平、 nfs2为高电平时，第五场效应管、第七场效应管和第八场效应管截止，第六场效应管导通， 第三运放完成保持功能。第二级欠采样电路与第一级欠采样电路的采样控制信号不同，因 此在第一欠采样电路保持的地方第二级欠采样电路进行采样，因为第一级欠采样电路保持 的时候波形时相对平稳的，因此第二极欠采样电路采样时的波形也是平稳的，最终第二欠 采样电路的输出波形也是相对平稳的。第二欠采样电路的输出波形经过带通滤波器使输出 波形变为平滑的正弦波，该正弦波的频率与输入信号相比发生了改变，实现了高频信号向 低频信号的转变，输出波形的频率能够满足通用的采样芯片的采样频率的要求，极大的节 省了检测系统的制造成本，而且保证了检测系统的准确性。
图1为本实用新型的方框原理示意图；图2为本实用新型的采样控制信号发生器的电路原理图；图3为本实用新型的欠采样电路的电路原理图；图4为本实用新型的采样控制信号的波形示意图；[0014]图5为经过第一级欠采样电路后的信号示意图；图6为经过第二级采样电路后的信号示意图；图7为带通滤波器电路示意图；图8为经过带通滤波器后的信号示意图；图9为混频后的信号与输入信号的对比示意图；图10为应用本实用新型进行元件检测的检测系统的电路原理具体实施方式
参照附图1至附图9所示的一种欠采样混频电路，其包括采样控制信号发生器、 第一级欠采样电路、第二极欠采样电路以及带通滤波器，采样控制信号发生器包括采样频 率输入端、D触发器、或门以及非门，所述的采样频率输入端与D触发器的CLK端、第一或门 UlA和第二或门UlB的输入端连接，D触发器的输出端Q端连接第一或门UlA的输入端，巧端 连接第二或门UlB的输入端以及D触发器的D端，D触发器的CLR端和I3R端连接电源，第一 或门UlA的输出端连接第一非门U2A，第二或门UlB的输出端连接第二非门，第一或门UlA 的输出端为第二级采样电路的正控制信号输入端fs2，第一非门U2A的输出端为第二级采 样电路的负控制信号的输入端nfs2，第二或门UlB的输出端为第一级采样电路的正控制信 号输入端fsl，第二非门U2B的输出端为第一级采样电路的负控制信号的输入端nfsl。所 述的第一级采样电路的正控制信号输入端fsl与第一场效应管Q3、第三场效应管Ql以及第 四场效应管Q7的栅极连接，第一场效应管Q3的源极连接待采样信号，第一场效应管Q3的 漏极连接第一运放U4A的正输入端和第一电阻R6，第一电阻R6另一端接地，第一运放U4A 的输出端通过第二电阻R2连接第一运放U4A的负输入端，第一运放U4A输出端通过第三电 阻R4连接第二场效应管Q5的漏极，第二场效应管Q5的栅极连接第一级欠采样电路的负控 制信号输入端，第二场效应管Q5的源极接地，第三电阻R4与第三场效应管Ql的源极连接， 第三场效应管Ql的漏极连接第二运放U4B的负输入端，第四场效应管Q7的漏极接地，第四 场效应管Q7的源极连接第二运放U4B的正输入端，第二运放U4B的输出端为第一级欠采样 电路的信号输出端vsmp，第四场效应管Q7的源极和漏极之间连接有第一电容C3，第二运放 U4B的负输入端与输出端之间连接有第二电容Cl，第二运放U4B的输出端通过第四电阻Rl 与第二场效应管Q5的漏极连接。所述第一级欠采样电路的信号输出端Vsmp为第二级欠采 样电路的信号输入端，第二极采样电路的信号输入端连接第五场效应管Q4的源极，第二极 采样电路的正控制信号输入端连接第五场效应管Q4、第七场效应管Q2以及第八场效应管 Q8的栅极，第五场效应管Q4的漏极通过第五电阻连接第六场效应管Q6的漏极，第六场效应 管Q6的栅极连接第二极采样电路的负控制信号输入端，第六场效应管Q6的源极接地，第六 场效应管Q6的漏极连接第七场效应管Q2的源极，第七场效应管Q2的源极与第三运放U5A 的负输入端连接，第八场效应管Q8的源极连接第三运放TOA的正输入端，第八场效应管Q8 的漏极接地，第八场效应管Q8的源极与漏极之间连接有第三电容C4，第三运放TOA的输出 端通过第三电容C4连接第三运放U5A的负输入端，第三运放U5A的输出端通过第六电阻R3 连接第六场效应管Q6的漏极，第三运放TOA的输出端为第二级欠采样电路的信号输出端 vsmp2。第二级欠采样电路的信号输出端vsmp2连接带通滤波器的输入端。所述的运放为 AD826双路、高速电压反馈型运算放大器，特别适合要求单位增益稳定性和高输出驱动能力的应用，如缓冲和电缆驱动等。欠采样控制信号发生器的采样频率输入端将方波加载到D 触发器的CLK端以及第一或门UlA和第二或门UlB的输入端，D触发器的D端与D触发器 的豆端连接，Q端与第一或门UlA的输入端连接4端与第二或门UlB的输入端连接，第一或 门UlA的输出端输出第二级采样电路的正控制信号fs2，第二或门UlB的输出端输出第一 级采样电路的正控制信号fsl，fsl经过第二非门U2B后输出为第一级采样电路的负控制 信号nfsl，fs2经过第一非门U2A后输出为第二级采样电路的负控制信号nfs2，根据D触 发器的特性，当CLK为低电平时，输出端Q和$不变，当CLK为高电平时，输出端Q与D端电 平相同巧与D端电平相反，如图4可见输出的欠采样控制信号fsl、nfsl、fs2和nfs2的波 形图。第一级欠采样电路的采样控制信号fsl为高电平、nfsl为低电平时，第一场效应管 Q3、第三场效应管Q1、第四场效应管Q7导通，第二场效应管Q5截止，第一运放U4A完成跟 随功能，第二运放U4B完成反向功能，整个第一级欠采样电路可以一比一反向跟随输入信 号的变化，当采样控制信号fsl为低电平、nfsl为高电平时，第一场效应管Q3、第三场效应 管Ql、第四场效应管Q7截止，第二场效应管Q5导通，第二运放U4B完成保持功能，整个第一 级欠采样电路进入保持状态。因为第一级采样电路的采样的孔径时间很长，导致采样到的 波形里面采样阶段有很多原来的信号波形，因此需要通过第二级采样电路把这部分波形去 掉，第二级欠采样电路的采样控制信号fs2为高电平、nfs2为低电平时，第五场效应管Q4、 第七场效应管Q2和第八场效应管Q8导通，第六场效应管Q6截止，第三运放U5A完成反向 一比一放大的作用，当采样控制信号fs2为低电平、nfs2为高电平时，第五场效应管Q4、第 七场效应管Q2和第八场效应管Q8截止，第六场效应管Q6导通，第三运放U5A完成保持功 能。第二级欠采样电路与第一级欠采样电路的采样控制信号不同，因此在第一欠采样电路 保持的地方第二级欠采样电路进行采样，因为第一级欠采样电路保持的时候波形时相对平 稳的，因此第二极欠采样电路采样时的波形也是平稳的，最终第二欠采样电路的输出波形 也是相对平稳的。第二欠采样电路的输出波形经过带通滤波器使输出波形变为平滑的正弦 波，该正弦波的频率与输入信号相比发生了改变，实现了高频信号向低频信号的转变，输出 波形的频率能够满足通用的采样芯片的采样频率的要求，极大的节省了检测系统的制造成 本，而且保证了检测系统的准确性。 如图10所示为本实用新型的一种应用，信号源产生20Hz 5MHz的正弦波，通过 限流电阻后加到被测件Zx上，后继的电压检测模块和电流检测模块可以检测被测件Zx上 的压降V和流过Zx的电流I，把这个V和I传输到后续的混频电路，再送到后续的ADC进 行数模转换，最后把转换好的数字量送给CPU进行计算Zx = U/I。这里U和I都是复数。 要把时域的正弦波形转换频域的复数量，一个正弦波周期至少要有16个采样点，并且需要 16bit的分辨率，所以IkHz的信号至少需要16kHz的采样率。从成本和性价比考虑，选择 的是48kHz的双声道音频采样芯片，可以看出，按道理这个AD采样芯片只能采样48k/16 = 3kHz的测试信号，则从3KHz 5MHz的信号无法采样，一种方案就是提高ADC的采样率，要 满足5MHz并且16点的采样，至少需要80MHz的采样率，80MHz采样率能达到16bit精度的 双通道ADC芯片市场上几乎没有，即使有价格也是相当高，而且，即使使用了这种ADC芯片， 还要要求CPU的数据吞吐率要高，至少总线速度要大于160MHz，成本极高。本实用新型采 用了欠采样混频电路，对高频电压和高频电流进行混频处理，使其频率降低至1KHZ，并保证 原始信号的幅度和相位信息不丢失，使ADC芯片能够对其进行采样，采样后，将数据传输到CPU，得到待测件的相关参数。
权利要求一种欠采样混频电路，其特征在于其包括采样控制信号发生器、第一级欠采样电路、第二级欠采样电路以及带通滤波器，采样控制信号发生器的第一输出端连接第一级欠采样电路的控制信号输入端，采样控制信号发生器的第二输出端连接第二级欠采样电路的控制信号输入端，第一级欠采样电路的信号输出端与第二级欠采样电路的信号输入端连接，第二级欠采样电路的信号输出端连接带通滤波器。
2.根据权利要求1所述的欠采样混频电路，其特征在于所述的采样控制信号发生器 包括采样频率输入端、D触发器、或门以及非门，所述的采样频率输入端与D触发器的CLK 端、第一或门和第二或门的输入端连接，D触发器的输出端Q端连接第一或门的输入端，巧端 连接第二或门的输入端以及D触发器的D端，D触发器的CLR端和I3R端连接电源，第一或 门的输出端连接第一非门，第二或门的输出端连接第二非门，第一或门的输出端为第二级 采样电路的正控制信号输入端，第一非门的输出端为第二级采样电路的负控制信号的输入 端，第二或门的输出端为第一级采样电路的正控制信号输入端，第二非门的输出端为第一 级采样电路的负控制信号的输入端。
3.根据权利要求1所述的欠采样混频电路，其特征在于所述的第一级采样电路的正 控制信号输入端与第一场效应管、第三场效应管以及第四场效应管的栅极连接，第一场效 应管的源极连接待采样信号，第一场效应管的漏极连接第一运放的正输入端和第一电阻， 第一电阻另一端接地，第一运放的输出端通过第二电阻连接第一运放的负输入端，第一运 放输出端通过第三电阻连接第二场效应管的漏极，第二场效应管的栅极连接第一级采样电 路的负控制信号输入端，第二场效应管的源极接地，第三电阻与第三场效应管的源极连接， 第三场效应管的漏极连接第二运放的负输入端，第四场效应管的漏极接地，第四场效应管 的源极连接第二运放的正输入端，第二运放的输出端为第一级欠采样电路的信号输出端， 第四场效应管的源极和漏极之间连接有第一电容，第二运放的负输入端与输出端之间连接 有第二电容，第二运放的输出端通过第四电阻与第二场效应管的漏极连接。
4.根据权利要求1所述的欠采样混频电路，其特征在于所述第一级欠采样电路的信 号输出端为第二级欠采样电路的信号输入端，第二极采样电路的信号输入端连接第五场效 应管的源极，第二极采样电路的正控制信号输入端连接第五场效应管、第七场效应管以及 第八场效应管的栅极，第五场效应管的漏极通过第五电阻连接第六场效应管的漏极，第六 场效应管的栅极连接第二极采样电路的负控制信号输入端，第六场效应管的源极接地，第 六场效应管的漏极连接第七场效应管的源极，第七场效应管的源极与第三运放的负输入端 连接，第八场效应管的源极连接第三运放的正输入端，第八场效应管的漏极接地，第八场效 应管的源极与漏极之间连接有第三电容，第三运放的输出端通过第三电容连接第三运放的 负输入端，第三运放的输出端通过第六电阻连接第六场效应管的漏极，第三运放的输出端 为第二级欠采样电路的信号输出端。
专利摘要本实用新型涉及一种欠采样混频电路，其包括采样控制信号发生器、第一级欠采样电路、第二级欠采样电路以及带通滤波器，采样控制信号发生器的第一输出端连接第一级欠采样电路的控制信号输入端，采样控制信号发生器的第二输出端连接第二级欠采样电路的控制信号输入端，第一级欠采样电路的信号输出端与第二级欠采样电路的信号输入端连接，第二级欠采样电路的信号输出端连接带通滤波器。本实用新型的优点在于成本低，能够将高频信号转变为低频信号，特别适用于元件检测装置中。
文档编号H03D7/12GK201674464SQ20102020692
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者朱华国, 汪刚, 赵浩华, 陆文兴, 高志齐 申请人:常州市同惠电子有限公司