具有數(shù)字萬用表或數(shù)字伏特計的隔離探頭的制作方法
【專利摘要】公開了一種具有數(shù)字萬用表或數(shù)字伏特計的隔離探頭。公開技術涉及一種供測試和測量儀表使用的探頭。該探頭包括具有被配置成測量來自被測試設備的信號并根據(jù)該信號確定數(shù)字測量結果的模數(shù)轉換器的數(shù)字萬用表或伏特計、連接到萬用表或伏特計的被配置成從該萬用表或伏特計接收數(shù)字測量結果的控制器、連接到控制器的被配置成與控制器通信的數(shù)字通信接口、以及連接到數(shù)字通信接口和模擬信號接口以與測試和測量儀表通信的通信鏈路。
【專利說明】具有數(shù)字萬用表或數(shù)字伏特計的隔離探頭

【技術領域】
[0001]本公開的技術涉及用于儀表、優(yōu)選地諸如示波器之類的測試和測量儀表的探頭或附件頭端，其包括提供與接地電隔離的讀數(shù)的數(shù)字萬用表或數(shù)字伏特計。

【背景技術】
[0002]數(shù)字萬用表(DMM)和數(shù)字伏特計(DMV) —般地與測試和測量儀表、探頭以及附件相結合地使用。例如，測試和測量儀表可以是示波器。示波器提供電路表現(xiàn)如何的時間方面的視覺圖片。傳統(tǒng)上，用示波器，電壓測量的準確度和分辨率是有限的且通常是地參考測量結果。另一方面，DMM和DVM能夠提供極度準確、高分辨率的測量結果，其被與接地電隔離，也稱為“浮置”。
[0003]過去已經(jīng)進行了將DMM和DMV測量結合到示波器中以獲得準確的電壓測量結果的嘗試。然而，這些嘗試已由于要求將附加的一組探頭連接到被測試設備或將DVM特征集成到是地參考且在靈敏度和準確度方面由于被連接到示波器的傳統(tǒng)示波器探頭而受限的示波器本身中而受限。
[0004]將類似于DMM和類似于DMV的測量能力與被與接地電隔離的傳統(tǒng)示波器電壓探頭相組合將克服過去的限制并提供容易使用的解決方案。這對于進行非地參考或“浮置”的電壓測量的用戶而言將是特別有用的。


【發(fā)明內容】

[0005]公開技術的某些實施例包括一種供測試和測量儀表使用的探頭。該探頭包括具有被配置成測量來自被測試設備的信號并根據(jù)該信號確定數(shù)字測量結果的模數(shù)轉換器的數(shù)字萬用表或伏特計、連接到萬用表或伏特計的被配置成從該萬用表或伏特計接收數(shù)字測量結果的控制器、連接到控制器的被配置成與控制器通信的數(shù)字通信接口、以及連接到數(shù)字通信接口和模擬信號接口以與測試和測量儀表通信的通信鏈路。
[0006]公開技術的某些其它實施例包括測試和測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括探頭，該探頭具有帶有被配置成測量來自被測試設備的信號并根據(jù)該信號確定數(shù)字測量結果的模數(shù)轉換器的數(shù)字萬用表或伏特計、連接到萬用表或伏特計的被配置成從萬用表或伏特計接收數(shù)字測量結果的控制器、連接到控制器的被配置成與控制器通信的數(shù)字通信接口、以及連接到數(shù)字通信接口和模擬信號接口的通信鏈路。該系統(tǒng)還包括連接到通信鏈路的第二控制器和通過第二控制器和通信鏈路連接到探頭的示波器。
[0007]某些其它實施例包括使用具有示波器的探頭的方法。該方法包括在探頭處測量來自被測試設備的信號、用具有位于探頭內的模數(shù)轉換器的數(shù)字萬用表或伏特計來根據(jù)該信號確定數(shù)字測量結果、由探頭內的第一控制器來接收數(shù)字測量結果、將來自第一控制器的數(shù)字測量結果傳達至探頭內的數(shù)字通信接口、以及通過通信鏈路將來自數(shù)字通信接口的數(shù)字測量結果傳達至第二控制器。
[0008]根據(jù)參考附圖進行的本發(fā)明實施例的以下詳細描述，本發(fā)明的前述及其它目的、 特征和優(yōu)點將變得更容易顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1圖示出測試和測量系統(tǒng)的高級視圖。
[0010]圖2圖示出根據(jù)公開技術的某些實施例的探頭。
[0011]圖3圖示出根據(jù)公開技術的其它實施例的探頭。

【具體實施方式】
[0012]在不一定按比例的圖中，由相同的參考數(shù)字來表示公開系統(tǒng)和方法的相似或對應的元件。
[0013]圖1示出了使用在探頭100內具有DMM或DMV 104的探頭100的測試和測量系統(tǒng)的高級視圖。最初，由探頭100從被測試設備(DUT)102接收信號并由DMM或DMV 104來測量該信號。然后通過通信鏈路110將來自DMM或DMV 104的測量結果發(fā)送到控制器106，其將在下面進一步詳細地討論。最后，將控制器106連接到示波器108以在示波器108的顯示器(未示出)上顯示測量結果。使用單一探頭，可以在示波器上顯示高準確度數(shù)字測量結果或傳統(tǒng)模擬測量結果。替換地，可以使用高準確度測量結果來主動地補償所顯示的模擬測量結果。探頭100可以是下面進一步詳細地討論的探頭200或探頭300。
[0014]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的探頭200的部件，其最終被連接到測試和測量儀表，諸如示波器108。如圖2中所示，探頭200包括兩個路徑。通過DMM或DMV 104的第一路徑是高準確度、低速數(shù)字路徑。通過高帶寬電路202的第二路徑是高帶寬路徑，其提供傳統(tǒng)示波器測量結果。
[0015]當在探頭200處接收信號204時，該信號被高準確度數(shù)字路徑的DMM或DMV 104和高帶寬路徑的高帶寬電路202兩者感測。下面將進一步詳細地討論每個路徑。
[0016]從高準確度路徑開始，信號204被DMM或DMV 104接收和處理。DMM或DMV 104由適當?shù)男盘栒{節(jié)電路(未示出)組成，后面是模數(shù)(ADC)轉換器206。信號204在經(jīng)由ADC206被轉換成數(shù)字信號之前通過信號調節(jié)電路。數(shù)字化測量結果然后被發(fā)送到控制器208。
[0017]控制器208與ADC 206以及與數(shù)字通信接口 210通信。數(shù)字通信接口 210通過通信鏈路110來提供控制器208與控制器106之間的接口。ADC 206將數(shù)字化測量結果發(fā)送到控制器208?？刂破?08將數(shù)字化測量結果發(fā)送到數(shù)字通信接口 210。
[0018]現(xiàn)在轉到高帶寬路徑，DUT 102的信號204轉到高帶寬電路202。高帶寬電路202的輸出被發(fā)送到模擬信號接口 212，其通過通信鏈路110連接到控制器106。
[0019]控制器106被連接到示波器，并且來自高準確度數(shù)字路徑的數(shù)字測量結果或來自高帶寬路徑的模擬信號被輸出到示波器的顯示器。如本領域技術人員將容易地理解的，示波器108包含輸入按鈕(未示出)以允許用戶指示用于所顯示的數(shù)字或模擬測量結果的期望參數(shù)。
[0020]控制器106將具有數(shù)字測量結果的輸出214發(fā)送到示波器106和/或將具有模擬測量結果的輸出216發(fā)送到示波器106?？刂破?06還可以根據(jù)由用戶在示波器處輸入的范圍和參數(shù)對輸出信號進行縮放和調節(jié)。
[0021]探頭100— 300允許用戶使用具有DUT 102的單一探頭來通過高準確度數(shù)字路徑來接收數(shù)字化高準確度測量結果或通過高帶寬路徑來接收模擬測量結果。由于DMM或DMV104被放置在探頭中，并且被直接地經(jīng)由控制器208和間接地經(jīng)由控制器106來控制，所以探頭的DMM或DMV 104功能被與示波器和接地電隔離。
[0022]通信鏈路110可以是導體或者優(yōu)選地光纖。通信鏈路110還可以是無線或射頻(RF)通信鏈路。光纖通信鏈路提供與其被連接到的測試和測量設備和最終與接地的完全電隔離。此外，增加光纖通信鏈路110的長度將允許探頭200連接到相對于接地而言較高的共模電壓。
[0023]在其它實施例中，探頭300可僅包括高準確度、數(shù)字路徑，其與控制器106和接地電隔離，如圖3中所示。例如，在圖3中，當從DUT 102測量信號302時，信號302被DMM或DMV 104感測。DMM或DMV 104具有與上文關于圖2所討論的那些相同的功能。例如，當信號302被DMM或DMV 104感測時，信號302被DMM或DMV 104和ADC 206處理以生成數(shù)字化測量結果。該數(shù)字化測量結果被發(fā)送到控制器208，其與數(shù)字通信接口 210通信。
[0024]如在圖2中所示的實施例中，數(shù)字通信接口 210具有與控制器208的雙向通信，并且提供與上文關于圖2中所示的實施例所討論的那些完全相同的功能。數(shù)字通信接口 210還被連接到通信鏈路110和控制器106。來自控制器106的輸出被發(fā)送到測試和測量儀表，諸如示波器，如上文關于圖2所討論的。
[0025]如本領域的技術人員將容易地理解的，探頭100— 300可以是任何類型的探頭、傳感器或換能器。雖然上文所討論的探頭被示為獨立設備，但探頭100—300可以被構建到其它設備中。
[0026]公開技術的探頭考慮到探頭與被連接到探頭的諸如示波器之類的測試設備之間的完全電隔離。當將光纖通信鏈路用于隔離阻障時，跨此阻障的橋接耦合是非常小的，其使得從直流(DC)到甚高帶寬的高共模抑制能夠被實現(xiàn)。這允許用戶進行非地參考測量并消除產(chǎn)生循環(huán)電流、形成“接地環(huán)路”的可能性，其降低了測量結果的準確度和信號保真度。公開技術的探頭能夠測量在大的共模電壓之上的信號。
[0027]已在公開技術的優(yōu)選實施例中描述并舉例說明了其原理，但應顯而易見的是可以在不脫離此類原理的情況下在布置和細節(jié)方面修改公開的技術。我們要求保護進入以下權利要求的精神和范圍內的所有修改和變更。
【權利要求】
1.一種供測試和測量儀表使用的探頭，包括: 數(shù)字萬用表或伏特計，具有被配置成從被測試設備接收信號并根據(jù)該信號確定數(shù)字測量結果的模數(shù)轉換器； 控制器，連接到所述萬用表或伏特計，被配置成從該萬用表或伏特計接收數(shù)字測量結果; 數(shù)字通信接口，連接到控制器，被配置成與控制器通信；以及 通信鏈路，連接到數(shù)字通信接口和模擬信號接口以與測試和測量儀表通信。
2.權利要求1的探頭，還包括: 高帶寬電路，連接到被測試設備，被配置成從被測試設備接收信號并處理來自該被測試設備的信號；以及 模擬信號接口，連接到高帶寬電路和通信鏈路。
3.權利要求1的探頭，其中，所述通信鏈路是光纖、導體、無線通信鏈路或射頻通信鏈路。
4.權利要求3的探頭，其中，所述通信鏈路是光纖。
5.權利要求1的探頭，其中，所述控制器和所述通信鏈路具有雙向通信。
6.權利要求1的探頭，其中，所述探頭是傳感器或換能器。
7.一種測試和測量系統(tǒng)，包括: 探頭，包括: 數(shù)字萬用表或伏特計，具有被配置成從被測試設備接收信號并根據(jù)該信號確定數(shù)字測量結果的模數(shù)轉換器， 第一控制器，連接到所述萬用表或伏特計，被配置成從該萬用表或伏特計接收數(shù)字測量結果， 數(shù)字通信接口，連接到控制器，被配置成與所述第一控制器通信，以及 通信鏈路，連接到數(shù)字通信接口和模擬信號接口 ； 第二控制器，連接到通信鏈路；以及 示波器，通過所述第二控制器和所述通信鏈路連接到探頭。
8.權利要求7的測試和測量系統(tǒng)，所述探頭還包括: 高帶寬電路，連接到被測試設備，被配置成從被測試設備接收信號并處理來自該被測試設備的信號；以及 模擬信號接口，連接到高帶寬電路和通信鏈路。
9.權利要求8的測試和測量系統(tǒng)，其中，所述第二控制器與數(shù)字通信接口通信以接收數(shù)字測量結果并與模擬信號接口通信以從高帶寬電路接收模擬信號。
10.權利要求7的測試和測量系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路是光纖、導線、無線通信鏈路或射頻通信鏈路。
11.權利要求10的測試和測量系統(tǒng)，其中，所述通信鏈路是光纖。
12.一種使用具有測試和測量儀表的探頭的方法，包括: 在探頭處測量來自被測試設備的信號； 用具有位于探頭內的模數(shù)轉換器的數(shù)字萬用表或伏特計來根據(jù)信號確定數(shù)字測量結果; 由探頭內的第一控制器來接收數(shù)字測量結果； 將來自第一控制器的數(shù)字測量結果傳達至探頭內的數(shù)字通信接口；以及 通過通信鏈路將來自數(shù)字通信接口的數(shù)字測量結果傳達至第二控制器。
13.權利要求13的方法，還包括: 測量來自被測試設備的信號并由探頭內的高帶寬電路來處理來自被測試設備的信號；以及 在探頭內的模擬信號接口處接收已處理輸出。
14.權利要求14的方法，還包括: 通過通信鏈路和所述第二控制器將數(shù)字測量結果或已處理輸出發(fā)送到所述測試和測量儀表；以及 在測試和測量儀表的顯示器上顯示數(shù)字測量結果或已處理輸出。
15.權利要求12的方法，其中，所述通信鏈路是光纖、導體、無線通信鏈路或射頻通信鏈路。
【文檔編號】G01R1/067GK104422798SQ201410417595
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權日:2013年8月22日
【發(fā)明者】M.J.門德, R.A.布曼 申請人:特克特朗尼克公司